Ứng Dụng Phương Pháp Nội Suy Không Gian Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Tại Huyện Đức Thọ, Tỉnh Hà Tĩnh

• Tác giả: Nguyễn Thị Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Quý Giang
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Ứng Dụng Phương Pháp Nội Suy Không Gian Trong Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Tại Huyện Đức Thọ, Hà Tĩnh
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 1.4.1. Những đóng góp mới
• 1.4.2. Ý nghĩa khoa học
• 1.4.3. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT
• 2.1.1. Định nghĩa lũ lụt
• 2.1.2. Các đặc trưng cơ bản của lũ lụt
• 2.1.3. Nguyên nhân hình thành
• 2.1.4. Xây dựng bản đồ ngập lụt
• 2.1.5. Tình hình nghiên cứu lũ lụt trong, ngoài nước và các phương pháp tiếp cận trong đánh giá ngập lụt
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
• 2.2.1. Lịch sử phát triển của GIS
• 2.2.2. Định nghĩa GIS
• 2.2.3. Các bộ phận cấu thành GIS
• 2.2.4. Các chức năng của GIS
• 2.2.5. Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.2.6. Quản lý và phân tích dữ liệu trong GIS
• 2.2.7. Một số ứng dụng của GIS trong các ngành
• 2.2.8. Xu thế phát triển của GIS
• 2.3. PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY KHÔNG GIAN
• 2.3.1. Khái niệm về nội suy
• 2.3.2. Phương pháp nội suy trung bình có trọng số (Inversed Distance Weighting – IDW)
• 2.3.3. Một số ứng dụng của phương pháp nội suy
• 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 3.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 3.3.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tình hình quản lý và sử dụng đất của huyện Đức Thọ
• 3.3.2. Đánh giá tình hình ngập lụt trên địa bàn huyện Đức Thọ trong những năm gần đây
• 3.3.3. Nội suy xây dựng bản đồ ngập lụt huyện Đức Thọ
• 3.3.4. Đánh giá mức độ ngập lụt đối với các loại hình sử dụng đất
• 3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
• 3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
• 3.4.3. Phương pháp nội suy không gian của GIS
• 3.4.4. Phương pháp chồng xếp bản đồ
• 3.4.5. Phương pháp đánh giá độ chính xác
• 3.4.6. Phương pháp thống kê
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên và môi trường
• 4.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế, xã hội
• 4.1.2.1. Nhận xét chung về điều kiện kinh tế xã hội
• 4.2. TÌNH HÌNH QUẢN LÝ SỬ DỤNG ĐẤT
• 4.2.1. Tình hình quản lý đất đai
• 4.2.2. Hiện trạng sử dụng đất và biến động các loại đất
• 4.3. TÌNH HÌNH LŨ LỤT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN ĐỨC THỌ
• 4.4. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT HUYỆN ĐỨC THỌ
• 4.4.1. Sử dụng phương pháp nội suy IDW xây dựng bản đồ ngập lụt
• 4.4.2. Xác định hiện trạng sử dụng đất bị ngập huyện Đức Thọ
• 4.5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Ứng Dụng Nội Suy Không Gian Lũ Lụt Đức Thọ

Lũ lụt là một trong những thiên tai gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng cho Việt Nam, đặc biệt là khu vực miền Trung. Hậu quả của lũ lụt không chỉ dừng lại ở thiệt hại về người và của cải, mà còn ảnh hưởng đến môi trường, kinh tế và xã hội. Việc xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá mức độ ngập lụt đối với các loại hình sử dụng đất là vô cùng quan trọng để giảm thiểu những ảnh hưởng tiêu cực này. Ứng dụng phương pháp nội suy không gian trong xây dựng bản đồ ngập lụt là một giải pháp hiệu quả, giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan về mức độ ngập lụt tại một khu vực rộng lớn. Huyện Đức Thọ, Hà Tĩnh, là một trong những địa phương thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ lụt, do đó việc ứng dụng phương pháp này tại đây có ý nghĩa thiết thực.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Bản Đồ Ngập Lụt Chi Tiết

Bản đồ ngập lụt chi tiết cung cấp thông tin quan trọng về phạm vi, độ sâu và thời gian ngập lụt. Thông tin này giúp các nhà quản lý và người dân có thể đưa ra các quyết định phù hợp trong việc phòng chống và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra. Bản đồ ngập lụt cũng là cơ sở để xây dựng các phương án quy hoạch sử dụng đất, bố trí dân cư và phát triển kinh tế - xã hội một cách bền vững. Theo nghiên cứu, việc xây dựng bản đồ ngập lụt giúp giảm thiểu rủi ro thiên tai và nâng cao khả năng ứng phó của cộng đồng.

1.2. Giới Thiệu Phương Pháp Nội Suy Không Gian IDW

Phương pháp nội suy không gian, đặc biệt là IDW (Inverse Distance Weighting), là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi trong xây dựng bản đồ ngập lụt. IDW ước tính giá trị tại một điểm chưa biết dựa trên giá trị của các điểm lân cận đã biết, với trọng số giảm dần theo khoảng cách. Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện và cho kết quả khá chính xác, đặc biệt là ở những khu vực có địa hình tương đối bằng phẳng như huyện Đức Thọ. IDW cho phép tạo ra bản đồ liên tục về độ sâu ngập lụt, giúp hình dung rõ ràng hơn về mức độ ảnh hưởng của lũ lụt.

II. Thách Thức Quản Lý Lũ Lụt Bản Đồ Ngập Lụt Đức Thọ

Huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh, thường xuyên phải đối mặt với những thách thức lớn từ lũ lụt. Địa hình thấp trũng, hệ thống sông ngòi dày đặc và biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp khiến tình hình lũ lụt trở nên nghiêm trọng hơn. Việc quản lý và ứng phó với lũ lụt đòi hỏi phải có những giải pháp hiệu quả, trong đó việc xây dựng bản đồ ngập lụt chính xác và kịp thời đóng vai trò then chốt. Tuy nhiên, việc xây dựng bản đồ ngập lụt cũng gặp phải nhiều khó khăn, từ việc thu thập dữ liệu đến việc lựa chọn phương pháp nội suy phù hợp.

2.1. Khó Khăn Trong Thu Thập Dữ Liệu Ngập Lụt Thực Tế

Việc thu thập dữ liệu ngập lụt thực tế là một thách thức lớn. Dữ liệu cần thu thập bao gồm độ sâu ngập, phạm vi ngập, thời gian ngập và các thông tin liên quan đến thiệt hại do lũ lụt gây ra. Quá trình thu thập dữ liệu thường gặp khó khăn do điều kiện thời tiết khắc nghiệt, địa hình phức tạp và thiếu trang thiết bị hiện đại. Bên cạnh đó, việc chia sẻ thông tin giữa các cơ quan chức năng còn hạn chế, gây khó khăn cho việc tổng hợp và phân tích dữ liệu.

2.2. Lựa Chọn Phương Pháp Nội Suy Phù Hợp Địa Hình Đức Thọ

Việc lựa chọn phương pháp nội suy phù hợp với đặc điểm địa hình của huyện Đức Thọ cũng là một vấn đề quan trọng. Mặc dù phương pháp IDW đơn giản và dễ thực hiện, nhưng nó có thể không cho kết quả chính xác ở những khu vực có địa hình phức tạp hoặc có sự thay đổi độ cao đột ngột. Do đó, cần phải xem xét các phương pháp nội suy khác như Kriging hoặc Spline để đảm bảo độ chính xác của bản đồ ngập lụt. Cần đánh giá và so sánh kết quả của các phương pháp khác nhau để lựa chọn phương pháp tối ưu nhất.

III. Cách Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Bằng Nội Suy IDW GIS

Việc xây dựng bản đồ ngập lụt bằng phương pháp nội suy IDW và công cụ GIS là một quy trình khoa học và kỹ thuật. Quy trình này bao gồm nhiều bước, từ việc thu thập và xử lý dữ liệu đến việc xây dựng mô hình và tạo bản đồ. Sử dụng GIS giúp trực quan hóa dữ liệu và thực hiện các phân tích không gian phức tạp. Việc áp dụng quy trình này một cách chính xác và cẩn thận sẽ đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của bản đồ ngập lụt.

3.1. Thu Thập Xử Lý Dữ Liệu Đầu Vào Cho GIS

Dữ liệu đầu vào cho quá trình xây dựng bản đồ ngập lụt bao gồm dữ liệu về độ sâu ngập, dữ liệu địa hình (DEM), dữ liệu về hệ thống sông ngòi và dữ liệu về các công trình thủy lợi. Dữ liệu này có thể được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, như các trạm quan trắc, các cuộc khảo sát thực địa và các ảnh vệ tinh. Sau khi thu thập, dữ liệu cần được xử lý và chuẩn hóa để đảm bảo tính chính xác và đồng nhất. Việc xử lý dữ liệu bao gồm việc loại bỏ các sai sót, chuyển đổi định dạng và tích hợp các nguồn dữ liệu khác nhau.

3.2. Thực Hiện Nội Suy IDW Trong Môi Trường GIS

Sau khi có dữ liệu đầu vào, bước tiếp theo là thực hiện nội suy IDW trong môi trường GIS. Các phần mềm GIS như ArcGIS hoặc QGIS cung cấp các công cụ để thực hiện nội suy IDW một cách dễ dàng. Cần phải lựa chọn các tham số phù hợp cho phương pháp IDW, như bán kính tìm kiếm và số lượng điểm lân cận. Kết quả của quá trình nội suy là một lớp raster thể hiện độ sâu ngập lụt trên toàn bộ khu vực nghiên cứu. Lớp raster này có thể được sử dụng để tạo bản đồ ngập lụt và thực hiện các phân tích không gian khác.

3.3. Hiệu Chỉnh Đánh Giá Độ Chính Xác Bản Đồ Ngập Lụt

Sau khi xây dựng bản đồ ngập lụt, cần phải hiệu chỉnh và đánh giá độ chính xác của bản đồ. Việc hiệu chỉnh có thể được thực hiện bằng cách so sánh bản đồ với dữ liệu thực tế hoặc với các bản đồ ngập lụt khác. Độ chính xác của bản đồ có thể được đánh giá bằng các chỉ số thống kê như RMSE (Root Mean Square Error) hoặc MAE (Mean Absolute Error). Nếu độ chính xác của bản đồ không đạt yêu cầu, cần phải điều chỉnh các tham số của phương pháp nội suy hoặc thu thập thêm dữ liệu để cải thiện độ chính xác.

IV. Ứng Dụng Bản Đồ Ngập Lụt Quản Lý Đất Đức Thọ Hiệu Quả

Bản đồ ngập lụt không chỉ là một công cụ để dự báo và cảnh báo lũ lụt, mà còn là một công cụ quan trọng để quản lý đất đai một cách hiệu quả. Bản đồ ngập lụt cung cấp thông tin về mức độ ngập lụt đối với các loại hình sử dụng đất khác nhau, giúp các nhà quản lý có thể đưa ra các quyết định phù hợp trong việc quy hoạch sử dụng đất, bố trí dân cư và phát triển kinh tế - xã hội. Việc sử dụng bản đồ ngập lụt trong quản lý đất đai sẽ giúp giảm thiểu rủi ro thiên tai và nâng cao hiệu quả sử dụng đất.

4.1. Xác Định Khu Vực Rủi Ro Cao Ưu Tiên Phòng Chống Lũ

Bản đồ ngập lụt giúp xác định các khu vực có nguy cơ ngập lụt cao, từ đó ưu tiên các biện pháp phòng chống lũ lụt tại những khu vực này. Các biện pháp phòng chống lũ lụt có thể bao gồm xây dựng các công trình thủy lợi, nâng cấp hệ thống đê điều, di dời dân cư ra khỏi vùng nguy hiểm và thực hiện các biện pháp phi công trình như trồng rừng phòng hộ và quản lý lũ lụt dựa vào cộng đồng. Việc tập trung nguồn lực vào các khu vực có nguy cơ cao sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra.

4.2. Quy Hoạch Sử Dụng Đất Thích Ứng Với Nguy Cơ Lũ Lụt

Bản đồ ngập lụt là cơ sở để quy hoạch sử dụng đất một cách thích ứng với nguy cơ lũ lụt. Các khu vực có nguy cơ ngập lụt cao nên được quy hoạch cho các mục đích sử dụng đất ít bị ảnh hưởng bởi lũ lụt, như trồng rừng hoặc xây dựng các công trình công cộng. Các khu vực có nguy cơ ngập lụt thấp hơn có thể được sử dụng cho các mục đích sử dụng đất khác, như nông nghiệp hoặc khu dân cư. Việc quy hoạch sử dụng đất một cách khoa học và hợp lý sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra và nâng cao hiệu quả sử dụng đất.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Bản Đồ Ngập Lụt Hiện Trạng Sử Dụng Đất

Nghiên cứu đã xây dựng thành công bản đồ ngập lụt cho huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh, bằng phương pháp nội suy IDW và công cụ GIS. Bản đồ ngập lụt này cung cấp thông tin chi tiết về độ sâu ngập lụt trên toàn bộ khu vực nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy mức độ ngập lụt đối với các loại hình sử dụng đất khác nhau. Thông tin này có thể được sử dụng để quản lý đất đai một cách hiệu quả và giảm thiểu rủi ro thiên tai.

5.1. Diện Tích Ngập Lụt Theo Loại Đất Vùng Trong Ngoài Đê

Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích ngập lụt khác nhau giữa vùng trong đê và vùng ngoài đê. Vùng ngoài đê thường có diện tích ngập lụt lớn hơn và độ sâu ngập lụt cao hơn so với vùng trong đê. Các loại đất bị ngập lụt nhiều nhất là đất nông nghiệp và đất ở. Thông tin này giúp các nhà quản lý có thể tập trung nguồn lực vào việc bảo vệ các loại đất quan trọng và giảm thiểu thiệt hại cho người dân.

5.2. Đánh Giá Độ Chính Xác Sai Số Của Bản Đồ Ngập Lụt

Độ chính xác của bản đồ ngập lụt đã được đánh giá bằng các chỉ số thống kê như RMSE và MAE. Kết quả đánh giá cho thấy bản đồ ngập lụt có độ chính xác khá cao, với sai số nằm trong phạm vi cho phép. Tuy nhiên, vẫn còn một số sai số do hạn chế về dữ liệu và phương pháp nội suy. Cần tiếp tục nghiên cứu và cải thiện phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt để nâng cao độ chính xác và tin cậy.

VI. Tương Lai Ứng Dụng Nội Suy Không Gian Quản Lý Lũ Lụt

Ứng dụng phương pháp nội suy không gian trong xây dựng bản đồ ngập lụt có tiềm năng phát triển rất lớn trong tương lai. Với sự phát triển của công nghệ GIS và các phương pháp nội suy tiên tiến, chúng ta có thể xây dựng các bản đồ ngập lụt chính xác và chi tiết hơn. Bản đồ ngập lụt sẽ trở thành một công cụ không thể thiếu trong công tác quản lý lũ lụt và giảm thiểu rủi ro thiên tai.

6.1. Tích Hợp Dữ Liệu Viễn Thám Mô Hình Thủy Văn

Trong tương lai, có thể tích hợp dữ liệu viễn thám và các mô hình thủy văn vào quá trình xây dựng bản đồ ngập lụt. Dữ liệu viễn thám cung cấp thông tin về độ ẩm đất, thảm thực vật và các yếu tố khác ảnh hưởng đến lũ lụt. Các mô hình thủy văn mô phỏng quá trình dòng chảy và ngập lụt, giúp dự báo nguy cơ lũ lụt và xây dựng các kịch bản ứng phó. Việc tích hợp các nguồn dữ liệu này sẽ giúp nâng cao độ chính xác và tin cậy của bản đồ ngập lụt.

6.2. Phát Triển Hệ Thống Cảnh Báo Sớm Dựa Trên GIS

Bản đồ ngập lụt có thể được sử dụng để phát triển các hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt dựa trên GIS. Hệ thống này sẽ tự động phân tích dữ liệu thời tiết, dữ liệu thủy văn và dữ liệu địa hình để dự báo nguy cơ lũ lụt và cảnh báo cho người dân. Hệ thống cảnh báo sớm sẽ giúp người dân có thời gian chuẩn bị và ứng phó với lũ lụt, giảm thiểu thiệt hại về người và của cải. Cần xây dựng các hệ thống cảnh báo sớm lũ lụt hiệu quả và dễ sử dụng để phục vụ cộng đồng.