Luận văn thạc sĩ vnua ứng dụng phương pháp nội suy không gian xây dựng bản đồ ngập lụt do lũ trên địa bàn huyện đức thọ tỉnh hà tĩnh

Luận văn thạc sĩ vnua trình bày ứng dụng phương pháp nội suy không gian trong xây dựng bản đồ ngập lụt tại huyện Đức Thọ, 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 Xây Dựng Bản Đồ Ngập Lụt Do Lũ Trên Địa Bàn Huyện Đức Thọ, Tỉnh Hà Tĩnh
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Danh mục chữ viết tắt
• 1.2. Danh mục bảng
• 1.3. Danh mục hình
• 1.4. Trích yếu luận văn
• 1.5. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.6. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.7. Phạm vi nghiên cứu
• 1.8. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.8.1. Những đóng góp mới
• 1.8.2. Ý nghĩa khoa học
• 1.8.3. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.9. Tổng quan tài liệu
• 1.9.1. Tổng quan về đánh giá ngập lụt
• 1.9.2. Định nghĩa lũ lụt
• 1.9.3. Các đặc trưng cơ bản của lũ lụt
• 1.9.4. Nguyên nhân hình thành
• 1.9.5. Xây dựng bản đồ ngập lụt
• 1.9.6. Tình hình nghiên cứu lũ lụt trong, ngoài nước và các phương pháp tiếp cận trong đánh giá ngập lụt
• 1.9.7. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
• 1.9.7.1. Lịch sử phát triển của GIS
• 1.9.7.2. Định nghĩa GIS
• 1.9.7.3. Các bộ phận cấu thành GIS
• 1.9.7.4. Các chức năng của GIS
• 1.9.8. Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.9.9. Quản lý và phân tích dữ liệu trong GIS
• 1.9.10. Một số ứng dụng của GIS trong các ngành
• 1.9.11. Xu thế phát triển của GIS
• 1.9.12. Phương pháp nội suy không gian
• 1.9.12.1. Khái niệm về nội suy
• 1.9.12.2. Phương pháp nội suy trung bình có trọng số (Inversed Distance Weighting – IDW)
• 1.9.12.3. Một số ứng dụng của phương pháp nội suy
• 1.10. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.10.1. Địa điểm nghiên cứu
• 1.10.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.10.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.10.4. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tình hình quản lý và sử dụng đất của huyện Đức Thọ
• 1.10.5. Đánh giá tình hình ngập lụt trên địa bàn huyện Đức Thọ trong những năm gần đây
• 1.10.6. Nội suy xây dựng bản đồ ngập lụt huyện Đức Thọ
• 1.10.7. Đánh giá mức độ ngập lụt đối với các loại hình sử dụng đất
• 1.10.8. Phương pháp nghiên cứu
• 1.10.8.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
• 1.10.8.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
• 1.10.8.3. Phương pháp nội suy không gian của GIS
• 1.10.8.4. Phương pháp chồng xếp bản đồ
• 1.10.8.5. Phương pháp đánh giá độ chính xác
• 1.10.8.6. Phương pháp thống kê
• 1.11. Kết quả nghiên cứu
• 1.11.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội
• 1.11.1.1. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên và môi trường
• 1.11.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế, xã hội
• 1.11.1.3. Nhận xét chung về điều kiện kinh tế xã hội
• 1.11.1.4. Tình hình quản lý sử dụng đất
• 1.11.2. Tình hình quản lý đất đai
• 1.11.2.1. Hiện trạng sử dụng đất và biến động các loại đất
• 1.11.3. Tình hình lũ lụt trên địa bàn huyện Đức Thọ
• 1.11.4. Xây dựng bản đồ ngập lụt huyện Đức Thọ
• 1.11.4.1. Sử dụng phương pháp nội suy IDW xây dựng bản đồ ngập lụt
• 1.11.4.2. Xác định hiện trạng sử dụng đất bị ngập huyện Đức Thọ
• 1.11.5. Kết luận và kiến nghị
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng phương pháp nội suy xây dựng bản đồ ngập lụt

Việc xây dựng bản đồ ngập lụt là một nhiệm vụ quan trọng trong công tác quản lý và phòng chống thiên tai. Ứng dụng phương pháp nội suy không gian, đặc biệt là phương pháp IDW (Inverse Distance Weighting), giúp xác định mức độ ngập lụt một cách chính xác hơn. Tại huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh, tình hình ngập lụt diễn ra thường xuyên, ảnh hưởng lớn đến đời sống và sản xuất của người dân. Do đó, việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp quản lý tốt hơn mà còn cung cấp thông tin hữu ích cho các nhà quy hoạch.

1.1. Khái niệm về phương pháp nội suy không gian

Phương pháp nội suy không gian là kỹ thuật dùng để ước lượng giá trị tại các điểm chưa có dữ liệu dựa trên các điểm đã biết. Phương pháp IDW là một trong những phương pháp phổ biến, cho phép tính toán độ ngập lụt dựa trên khoảng cách từ các điểm quan trắc đến các khu vực khác.

1.2. Tầm quan trọng của bản đồ ngập lụt

Bản đồ ngập lụt cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình ngập lụt tại khu vực, giúp các cơ quan chức năng có kế hoạch ứng phó kịp thời. Nó cũng hỗ trợ trong việc quy hoạch sử dụng đất, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai.

II. Vấn đề và thách thức trong việc xây dựng bản đồ ngập lụt tại Đức Thọ

Huyện Đức Thọ thường xuyên phải đối mặt với tình trạng ngập lụt, đặc biệt trong mùa mưa. Các yếu tố như biến đổi khí hậu, sự phát triển đô thị không bền vững và quản lý đất đai kém đã làm gia tăng mức độ nghiêm trọng của vấn đề này. Việc thiếu hụt dữ liệu chính xác và kịp thời cũng là một thách thức lớn trong việc xây dựng bản đồ ngập lụt.

2.1. Tác động của biến đổi khí hậu đến ngập lụt

Biến đổi khí hậu đã làm tăng tần suất và cường độ của các trận mưa lớn, dẫn đến tình trạng ngập lụt nghiêm trọng hơn. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp và đời sống của người dân.

2.2. Thiếu hụt dữ liệu và thông tin

Việc thiếu hụt dữ liệu về mức độ ngập lụt và các yếu tố liên quan đã gây khó khăn trong việc xây dựng bản đồ chính xác. Cần có sự hợp tác giữa các cơ quan để thu thập và chia sẻ dữ liệu hiệu quả hơn.

III. Phương pháp chính trong xây dựng bản đồ ngập lụt tại Đức Thọ

Phương pháp nội suy IDW được áp dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt tại huyện Đức Thọ. Phương pháp này cho phép ước lượng độ ngập lụt dựa trên dữ liệu từ các điểm quan trắc. Bên cạnh đó, việc sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) giúp phân tích và trực quan hóa dữ liệu một cách hiệu quả.

3.1. Phương pháp IDW trong nội suy

IDW là phương pháp nội suy dựa trên nguyên tắc rằng các điểm gần nhau có ảnh hưởng lớn hơn đến giá trị tại điểm cần ước lượng. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc xây dựng bản đồ ngập lụt.

3.2. Ứng dụng GIS trong phân tích dữ liệu

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép tích hợp và phân tích dữ liệu không gian, giúp tạo ra bản đồ ngập lụt một cách trực quan và dễ hiểu. GIS cũng hỗ trợ trong việc quản lý và chia sẻ thông tin giữa các cơ quan chức năng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn tại huyện Đức Thọ

Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng diện tích đất bị ngập tại huyện Đức Thọ là rất lớn, với nhiều loại hình sử dụng đất bị ảnh hưởng. Bản đồ ngập lụt được xây dựng không chỉ giúp nhận diện các khu vực nguy cơ cao mà còn cung cấp thông tin cho các quyết định quy hoạch và quản lý đất đai.

4.1. Diện tích ngập lụt theo loại hình sử dụng đất

Nghiên cứu cho thấy diện tích đất nông nghiệp và phi nông nghiệp bị ngập lụt chiếm tỷ lệ lớn. Cần có các biện pháp bảo vệ và quản lý hiệu quả để giảm thiểu thiệt hại.

4.2. Ứng dụng bản đồ ngập lụt trong quản lý

Bản đồ ngập lụt được sử dụng để lập kế hoạch ứng phó với thiên tai, giúp các cơ quan chức năng có thể đưa ra các quyết định kịp thời và chính xác hơn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai trong quản lý ngập lụt

Việc ứng dụng phương pháp nội suy không gian trong xây dựng bản đồ ngập lụt tại huyện Đức Thọ đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến phương pháp để nâng cao độ chính xác và khả năng dự báo. Tương lai, việc kết hợp công nghệ mới và dữ liệu lớn sẽ mở ra nhiều cơ hội trong quản lý ngập lụt.

5.1. Đề xuất cải tiến phương pháp

Cần nghiên cứu thêm các phương pháp nội suy khác và kết hợp với dữ liệu từ các nguồn khác nhau để nâng cao độ chính xác của bản đồ ngập lụt.

5.2. Tương lai của quản lý ngập lụt tại Đức Thọ

Với sự phát triển của công nghệ thông tin và GIS, việc quản lý ngập lụt sẽ trở nên hiệu quả hơn. Cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các cơ quan để đảm bảo thông tin được cập nhật và chia sẻ kịp thời.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lũ lụt là một trong những loại hình thiên tai cực đoan gây ra những tổn thất nặng nề nhất về kinh tế và xã hội tại Việt Nam. Điển hình như trận lũ lịch sử năm 1999 tại miền Trung đã cướp đi sinh mạng của hơn 600 người và gây thiệt hại kinh tế ước tính gần 5.000 tỷ đồng. Gần đây nhất, đợt mưa lũ cuối năm 2016 trên toàn quốc đã làm hơn 300.000 ngôi nhà bị ngập và hư hại, cuốn trôi 258.200 ha hoa màu, gây thiệt hại vượt mức 8.000 tỷ đồng. Tại huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh – vùng trũng thuộc lưu vực hạ lưu sông La và sông Lam – trận lũ năm 2016 đã làm ngập từ 0,2 đến 0,5m đối với 660 hộ dân, phá hủy hoàn toàn 140,9 ha ngô vụ đông và làm mất trắng 81 ha diện tích nuôi trồng thủy sản.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ việc công tác quản lý và quy hoạch đất đai tại địa phương chưa tích hợp đầy đủ dữ liệu không gian về ngập lụt chi tiết, dẫn đến rủi ro cao trong sản xuất nông nghiệp và quy hoạch hạ tầng dân sinh. Đề tài tập trung vào hai mục tiêu cụ thể: ứng dụng phương pháp nội suy trung bình có trọng số theo khoảng cách (IDW) trong môi trường hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xây dựng bản đồ ngập lụt do lũ năm 2016, đồng thời thống kê và định lượng mức độ ngập lụt đối với từng loại hình sử dụng đất trên địa bàn huyện Đức Thọ.

Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ diện tích tự nhiên của huyện Đức Thọ với dữ liệu vết lũ thực tế của trận lũ tháng 10 năm 2016. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa chính xác, phục vụ trực tiếp cho việc hoạch định phương án sơ tán dân cư, nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai và giảm thiểu thiệt hại kinh tế cho hàng nghìn hộ dân tại 28 xã, thị trấn ven sông La.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết chính: lý thuyết hệ thống thông tin địa lý (GIS), lý thuyết thủy văn học lưu vực sông và lý thuyết nội suy không gian. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) trải qua 4 giai đoạn phát triển từ thập niên 1960 đến nay, đóng vai trò là công cụ số mạnh mẽ tích hợp cả cơ sở dữ liệu không gian dạng Raster/Vector và cơ sở dữ liệu thuộc tính để thực hiện các phép phân tích đa lớp.

Về mặt thủy văn, ngập lụt được phân loại theo 5 cấp độ gồm lũ nhỏ, lũ vừa, lũ lớn, lũ đặc biệt lớn và lũ lịch sử dựa trên các thông số đặc trưng như đỉnh lũ, lưu lượng dòng chảy, cường xuất lũ và biên độ lũ. Các khái niệm cốt lõi được vận hành trong nghiên cứu gồm:

• Mô hình số độ cao (Digital Elevation Model - DEM): Mô hình số biểu diễn bề mặt địa hình liên tục phục vụ tính toán cao độ ngập lụt.
• Vết lũ: Vết tích cao độ mực nước cao nhất để lại trên các vật thể thực địa sau khi lũ rút.
• Phân tích chồng xếp bản đồ (Map Overlay): Kỹ thuật không gian tích hợp lớp dữ liệu độ sâu ngập với bản đồ hiện trạng sử dụng đất để xác định phạm vi tổn thương.
• Nội suy nghịch đảo khoảng cách (Inverse Distance Weighting - IDW): Thuật toán toán học xác định giá trị tại các điểm chưa biết dựa trên khoảng cách hình học tới các điểm đã biết xung quanh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng tổng cộng 266 điểm đo vết lũ thực tế từ trận lũ tháng 10 năm 2016 được thu thập từ Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh Hà Tĩnh kết hợp khảo sát thực địa bằng thiết bị định vị vệ tinh GPS tại 28 đơn vị hành chính cấp xã của huyện Đức Thọ. Phương pháp chọn mẫu phân tầng không gian ngẫu nhiên được áp dụng để chia dữ liệu thành hai tập độc lập:

• Tập điểm huấn luyện (Training dataset): Gồm 240 điểm (chiếm 90,2% tổng số mẫu) dùng để chạy thuật toán nội suy không gian IDW trên phần mềm ArcGIS.
• Tập điểm tham chiếu kiểm chứng (Reference dataset): Gồm 26 điểm (chiếm 9,8% tổng số mẫu) được lựa chọn ngẫu nhiên phân bố đều trên toàn địa bàn, hoàn toàn không tham gia vào quá trình nội suy, dùng để đánh giá độc lập độ chính xác mô hình.

Phương pháp nội suy IDW được lựa chọn thay vì các mô hình thủy động lực học 1D/2D phức tạp vì địa hình huyện Đức Thọ tương đối bằng phẳng, độ dốc thoải, mật độ điểm vết lũ phân bố dày đặc, giúp tiết kiệm hơn 60% thời gian xử lý dữ liệu mà vẫn đảm bảo độ tin cậy cao. Độ chính xác của kết quả nội suy được kiểm định thông qua ba chỉ số thống kê tiêu chuẩn: Hệ số xác định bội ($R^2$), Sai số trung phương (RMSE) và Sai số trung bình phần trăm tuyệt đối (MAPE).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích không gian và chồng xếp bản đồ ngập lụt với bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Đức Thọ đã mang lại bốn phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, khu vực ngoài đê La Giang có tổng diện tích đất bị ngập lụt là 2.945,93 ha, chiếm tới 66,99% tổng diện tích tự nhiên của vùng ngoài đê. Trong đó, độ sâu ngập phổ biến ở mức trên 2m. Xét theo cơ cấu sử dụng đất, đất nông nghiệp chịu thiệt hại lớn nhất với 1.916,26 ha (chiếm 65,05% diện tích ngập ngoài đê), đất phi nông nghiệp ngập 946,28 ha (chiếm 32,12%), và đất chưa sử dụng ngập 83,39 ha (chiếm 2,83%). Xã Liên Minh là địa bàn bị ngập nghiêm trọng nhất ngoài đê với diện tích 451,13 ha.

Thứ hai, khu vực trong đê La Giang ghi nhận tổng diện tích đất bị ngập là 7.003,74 ha, chiếm 43,91% tổng diện tích tự nhiên vùng trong đê. Mức ngập tập trung chủ yếu ở độ sâu trên 2m tại các vùng trũng lòng chảo. Diện tích đất nông nghiệp bị ngập lên tới 5.314,46 ha (chiếm 75,88% tổng diện tích ngập trong đê), đất phi nông nghiệp ngập 1.627,65 ha (chiếm 23,24%), và đất chưa sử dụng ngập 61,64 ha (chiếm 0,88%). Xã Đức Đồng là đơn vị hành chính có diện tích ngập lớn nhất trong đê với 615,91 ha.

Thứ ba, tổng diện tích đất bị ngập lũ trên toàn huyện Đức Thọ đạt 9.949,67 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm tỷ trọng áp đảo với tổng cộng 7.230,72 ha (chiếm 72,67% tổng diện tích ngập toàn huyện). Diện tích đất phi nông nghiệp bị ngập là 2.573,93 ha và đất chưa sử dụng là 145,03 ha.

Thứ tư, kết quả kiểm định mô hình nội suy IDW trên tập dữ liệu 26 điểm tham chiếu ngoài thực địa cho thấy hệ số xác định bội $R^2$ đạt trên 0,85 và chỉ số sai số trung phương RMSE đạt mức tiệm cận tối ưu, chứng minh bản đồ ngập lụt phản ánh cực kỳ sát với diễn biến thực tế của trận lũ năm 2016.

Thảo luận kết quả

Sự chênh lệch về mức độ tổn thương giữa hai khu vực bắt nguồn từ yếu tố địa hình và công trình ngăn lũ. Vùng ngoài đê La Giang nằm trực diện với dòng chảy của sông Lam và sông La, không có hệ thống đê bao bảo vệ nên tỷ lệ diện tích bị ngập đạt tới 66,99%. Ngược lại, vùng trong đê được che chắn bởi đê La Giang nhưng vẫn có tới 43,91% diện tích bị ngập sâu, nguyên nhân chủ yếu do địa hình dạng lòng chảo trũng thấp, kết hợp lượng mưa nội đồng cực lớn và năng lực tiêu thoát của hệ thống cống qua đê chưa đáp ứng kịp thời.

So sánh với các nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt tại các tỉnh duyên hải miền Trung như Quảng Nam hay Bình Định, việc ứng dụng IDW kết hợp mô hình số độ cao DEM đem lại tốc độ xây dựng bản đồ nhanh chóng, giảm thiểu chi phí đo đạc thực địa mà vẫn đạt độ chính xác tương đương các mô hình thủy lực truyền thống.

Về mặt trực quan hóa dữ liệu, kết quả nghiên cứu được thể hiện tối ưu qua dạng biểu đồ cột chồng (stacked bar chart) so sánh cơ cấu ba loại đất ngập giữa vùng trong đê và ngoài đê, kết hợp bảng ma trận phân loại diện tích ngập theo bốn cấp độ sâu (dưới 0,5m; 0,5 - 1m; 1 - 2m; trên 2m) cho 28 xã, thị trấn, và hệ thống bản đồ số dạng vector polygon đa lớp trực quan trên nền GIS.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt và nâng cao hiệu quả quản lý đất đai tại huyện Đức Thọ, nghiên cứu đề xuất bốn nhóm giải pháp hành động cụ thể:

1. Cơ cấu lại lịch mùa vụ và chuyển đổi loại hình cây trồng thích ứng: Ủy ban nhân dân huyện Đức Thọ cùng Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cần chỉ đạo chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho tối thiểu 1.500 ha đất nông nghiệp tại các xã trũng ngoài đê như Liên Minh, Đức Quang. Cần chuyển từ lúa vụ hè thu muộn sang các giống lúa cực ngắn ngày thu hoạch trước ngày 05 tháng 9 hàng năm, hoặc chuyển sang mô hình nuôi trồng thủy sản kết hợp để tránh đỉnh lũ tháng 10, thực hiện trong giai đoạn 2024-2026.

2. Nâng cấp và hiện đại hóa hạ tầng tiêu thoát nước đê điều: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng huyện phối hợp với Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hà Tĩnh tiến hành duy tu, kiên cố hóa đê La Giang và cải tạo nâng cấp 12 cống tiêu qua đê chính, nâng công suất tiêu thoát nước nội đồng thêm 35% đến 40%, hoàn thành toàn bộ trước mùa mưa bão năm 2025.

3. Tích hợp bản đồ ngập lụt số vào quy hoạch sử dụng đất và nền tảng WebGIS: Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Đức Thọ chủ trì tích hợp bản đồ ngập lụt IDW vào cơ sở dữ liệu địa chính và quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021-2030. Xây dựng cổng thông tin WebGIS cảnh báo ngập lụt trực tuyến cập nhật số liệu lượng mưa và mực nước tự động mỗi 15 phút cho 28 xã, hoàn thành thử nghiệm trong quý IV năm 2024.

4. Ban hành quy chuẩn cao trình xây dựng công trình dân sinh và hạ tầng nông thôn mới: Ủy ban nhân dân các xã vùng trũng (Đức Đồng, Đức Lạc, Liên Minh) áp dụng tiêu chuẩn cao trình nền nhà ở dân sinh tối thiểu phải vượt mức ngập lịch sử từ 0,5m trở lên (cao trình sàn vượt mức 2,5m đối với khu vực ngập sâu trên 2m), đảm bảo 100% công trình công cộng mới như trạm y tế, trường học đóng vai trò là điểm sơ tán lũ an toàn giai đoạn 2024-2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn:

1. Cơ quan quản lý nhà nước về Tài nguyên - Môi trường và Nông nghiệp cấp huyện, tỉnh: Cán bộ quản lý có thể khai thác trực tiếp số liệu diện tích ngập 9.949,67 ha và ranh giới phân vùng ngập để phục vụ công tác lập quy hoạch sử dụng đất, thẩm định vị trí các dự án đầu tư công và lập kế hoạch chuyển đổi cơ cấu sản xuất nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu.

2. Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Quản lý đất đai và GIS: Cung cấp tài liệu tham khảo học thuật bài bản về quy trình xử lý dữ liệu vết lũ, phương pháp phân chia mẫu kiểm chứng độc lập (240 điểm huấn luyện và 26 điểm tham chiếu) cùng các công thức tính toán chỉ số thống kê $R^2$, RMSE, MAPE trên phần mềm ArcGIS.

3. Ban Chỉ huy Phòng chống thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn các cấp: Đơn vị cứu hộ có thể sử dụng bản đồ phân vùng độ sâu ngập của từng xã để xây dựng kịch bản ứng phó khẩn cấp, xác định các tuyến đường cứu trợ giao thông không bị ngập và bố trí các điểm tập kết sơ tán dân cư an toàn khi mực nước sông La vượt báo động cấp 3.

4. Đơn vị tư vấn quy hoạch hạ tầng, xây dựng và giao thông: Các kỹ sư quy hoạch có thể tận dụng dữ liệu cao độ mức ngập của nghiên cứu để thiết kế cao trình nền đường, cầu cống và hệ thống thoát nước đô thị cho huyện Đức Thọ đạt chuẩn an toàn thiên tai trong tầm nhìn 2030-2050.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao phương pháp nội suy IDW lại được lựa chọn để xây dựng bản đồ ngập lụt tại huyện Đức Thọ? Phương pháp IDW được lựa chọn vì địa hình huyện tương đối bằng phẳng, độ chia cắt không lớn và mật độ 266 điểm vết lũ phân bố đều. Thuật toán IDW xử lý nhanh chóng dựa trên trọng số nghịch đảo khoảng cách mà không đòi hỏi nguồn tham số dòng chảy thủy lực phức tạp, giúp xây dựng bản đồ ngập lụt chính xác và tiết kiệm kinh phí.

Độ sâu ngập lụt tại huyện Đức Thọ trong trận lũ năm 2016 phân bố chủ yếu ở mức nào? Trong trận lũ tháng 10 năm 2016, độ sâu ngập trên toàn huyện phân bố chủ yếu ở mức sâu trên 2m, xuất hiện ở cả vùng ngoài đê (chiếm phần lớn diện tích ngập 2.945,93 ha) và vùng trũng lòng chảo trong đê (chiếm phần lớn diện tích ngập 7.003,74 ha), gây ngập úng nghiêm trọng đối với sản xuất nông nghiệp.

Đê La Giang đóng vai trò như thế nào trong sự khác biệt về diện tích ngập giữa các vùng? Đê La Giang chia địa bàn nghiên cứu thành hai vùng thủy văn rõ rệt: vùng ngoài đê chịu lũ trực tiếp từ sông Lam và sông La dẫn đến tỷ lệ ngập rất cao là 66,99% diện tích tự nhiên; vùng trong đê được bảo vệ bởi thân đê nhưng vẫn ngập 43,91% diện tích do địa hình trũng và khả năng tiêu úng qua cống còn hạn chế.

Độ chính xác của bản đồ ngập lụt được kiểm định bằng phương pháp khoa học nào? Độ tin cậy của bản đồ được đánh giá thông qua tập 26 điểm tham chiếu độc lập không tham gia vào mô hình nội suy. Ba chỉ số kiểm chứng tiêu chuẩn gồm Hệ số xác định bội $R^2$ đạt trên 0,85, Sai số trung phương RMSE và Sai số trung bình phần trăm tuyệt đối MAPE đều đạt ngưỡng cho phép, khẳng định độ chuẩn xác cao.

Kết quả của nghiên cứu có thể ứng dụng vào công tác quy hoạch sử dụng đất như thế nào? Bản đồ ngập lụt dạng vector polygon được chồng lớp trực tiếp lên bản đồ địa chính để xác định các phân khu đất nông nghiệp bị ngập sâu trên 2m, từ đó chuyển đổi sang cơ cấu cây trồng ngắn ngày hoặc nuôi trồng thủy sản, đồng thời định hướng phân bổ đất ở và công trình công cộng lên các gò đồi cao ráo.

Kết luận

• Luận văn đã ứng dụng thành công phương pháp nội suy không gian IDW trong GIS để xây dựng bản đồ ngập lụt chi tiết từ 266 điểm vết lũ thực tế của trận lũ năm 2016 tại huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh.
• Định lượng chính xác tổng diện tích đất bị ngập lụt toàn huyện là 9.949,67 ha, gồm 2.945,93 ha ngoài đê La Giang (tỷ lệ ngập 66,99%) và 7.003,74 ha trong đê La Giang (tỷ lệ ngập 43,91%).
• Xác định đất nông nghiệp là loại hình sử dụng đất chịu rủi ro cao nhất với 7.230,72 ha bị ngập, chiếm 72,67% tổng diện tích đất bị ngập lụt trên toàn huyện.
• Đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn giúp chính quyền địa phương hoàn thiện cơ sở dữ liệu số về thiên tai, kiểm soát rủi ro và tối ưu hóa phương án quy hoạch sử dụng đất cấp huyện giai đoạn 2021-2030.
• Tiếp tục mở rộng thử nghiệm phương pháp IDW kết hợp dữ liệu viễn thám và nâng cấp hệ thống cảnh báo sớm ngập lụt trực tuyến cho các lưu vực sông khác tại khu vực miền Trung trong lộ trình 2024-2030.

Hãy tham khảo và ứng dụng ngay cơ sở dữ liệu bản đồ ngập lụt của nghiên cứu để tối ưu hóa công tác quy hoạch đất đai và nâng cao năng lực ứng phó thiên tai bền vững tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ THẢO ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY KHÔNG GIAN XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT DO LŨ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN ĐỨC THỌ, TỈNH HÀ TĨNH Ngành: Quản lý đất đai Mã ngành: 8850103 Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Quý Giang NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thảo i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Quý Giang đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Hệ thống Thông tin đất đai, Khoa Quản Lý đất đai - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ các cơ quan: UBND huyện, phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, phòng Tài nguyên và Môi trường, chi cục Thống kê thuộc huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh cùng chính quyền các xã, thị trấn thuộc huyện Đức Thọ đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thảo ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt.

vi Danh mục bảng. vii Danh mục hình. viii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Những đóng góp mới. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Tổng quan tài liệu.

Tổng quan về đánh giá ngập lụt. Định nghĩa lũ lụt. Các đặc trưng cơ bản của lũ lụt. Nguyên nhân hình thành.

Xây dựng bản đồ ngập lụt. Tình hình nghiên cứu lũ lụt trong, ngoài nước và các phương pháp tiếp cận trong đánh giá ngập lụt. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS). Lịch sử phát triển của GIS.

Định nghĩa GIS. Các bộ phận cấu thành GIS. Các chức năng của GIS. 17 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS trên thế giới và ở Việt Nam. Quản lý và phân tích dữ liệu trong GIS. Một số ứng dụng của GIS trong các ngành. Xu thế phát triển của GIS.

Phương pháp nội suy không gian. Khái niệm về nội suy. Phương pháp nội suy trung bình có trọng số (Inversed Distance Weighting – IDW). Một số ứng dụng của phương pháp nội suy.

Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tình hình quản lý và sử dụng đất của huyện Đức Thọ. Đánh giá tình hình ngập lụt trên địa bàn huyện Đức Thọ trong những năm gần đây. Nội suy xây dựng bản đồ ngập lụt huyện Đức Thọ. Đánh giá mức độ ngập lụt đối với các loại hình sử dụng đất.

Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp. Phương pháp nội suy không gian của GIS.

Phương pháp chồng xếp bản đồ. Phương pháp đánh giá độ chính xác. Phương pháp thống kê. Kết quả nghiên cứu.

Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên và môi trường. Thực trạng phát triển kinh tế, xã hội. Nhận xét chung về điều kiện kinh tế xã hội.

Tình hình quản lý sử dụng đất. 50 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tình hình quản lý đất đai. Hiện trạng sử dụng đất và biến động các loại đất.

Tình hình lũ lụt trên địa bàn huyện Đức Thọ. Xây dựng bản đồ ngập lụt huyện Đức Thọ. Sử dụng phương pháp nội suy IDW xây dựng bản đồ ngập lụt. Xác định hiện trạng sử dụng đất bị ngập huyện Đức Thọ.

Kết luận và kiến nghị. 83 Tài liệu tham khảo. 84 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ATNĐ Áp thấp nhiệt đới CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Digital Elevation Model (Mô hình số độ cao) ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long Environmental Systems Research Institute (Viện nghiên cứu ESRI các Hệ thống môi trường) GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) Inverse Distance Weighted (Phương pháp nội suy trung bình IDW có trọng số) KTTV Khí tượng thủy văn KHCN&MT Khoa học công nghệ và môi trường Mean absolute percentage error (Sai số trung bình phần trăm MAPE tuyệt đối) NN & PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn NTM Nông thôn mới QHSDĐ Quy hoạch sử dụng đất RMSE Root-mean-square error (Sai số trung phương) UBND Ủy ban nhân dân vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Bảng phân loại thiệt hại do ngập lụt.

Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp. Hiện trạng sử dụng đất phi nông nghiệp. Bảng so sánh giữa số liệu thực tế và số liệu nội suy tại các điểm tham chiếu vùng ngoài đê. Bảng so sánh giữa số liệu thực tế và số liệu nội suy tại các điểm tham chiếu vùng trong đê.

Diện tích ngập lụt các loại đất vùng ngoài đê La Giang. Diện tích ngập lụt các loại đất vùng trong đê La Giang. 78 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH Hình 2. Đồ thị diễn tả một quá trình lũ.

Các bộ phận cấu thành GIS. Sơ đồ phân tích dữ liệu trong hệ thống GIS. Sơ đồ vị trí huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh. Biểu đồ Mực nước và lượng mưa tại Linh Cảm trận lũ năm 2016.

Hình ảnh ngập lụt ở vùng ngoài đê huyện Đức Thọ trận lũ năm 2016. File đầu vào chứa thông tin các điểm ngập lụt. Các điểm dữ liệu ngập lụt huyện Đức Thọ. Cao độ mức ngập của các điểm ngập lụt.

Sơ đồ cao độ mức ngập vùng ngoài đê La Giang. Cao độ mức ngập vùng trong đê La Giang. Cao độ mức ngập thực tế và nội suy tại các điểm dùng để tham chiếu. Sơ đồ ngập lụt vùng ngoài đê La Giang huyện Đức Thọ.

Sơ đồ ngập lụt vùng trong đê La Giang huyện Đức Thọ. Sơ đồ ngập lụt dạng vector polygon. Cơ sở dữ liệu hiện trạng sử dụng đất huyện Đức Thọ. Sơ đồ các loại đất bị ngập huyện Đức Thọ.

Biểu đồ diện tích ngập lụt của các xã vùng ngoài đê La Giang. Biểu đồ diện tích ngập lụt của các xã vùng trong đê La Giang. Biểu đồ diện tích ngập lụt của các xã có diện tích ngập cả vùng trong đê và ngoài đê La Giang. 80 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Thị Thảo Tên luận văn: “Ứng dụng phương pháp nội suy không gian xây dựng bản đồ ngập lụt do lũ trên địa bàn huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh”.

Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 8850103 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam (VNUA) Mục tiêu nghiên cứu - Ứng dụng phương pháp nội suy IDW xây dựng được bản đồ ngập lụt do lũ tại huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh năm 2016. - Thống kê được mức độ ngập lụt và diện tích ngập lụt đối với các loại hình sử dụng đất trên địa bàn huyện. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp - Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp - Phương pháp nội suy không gian của GIS - Phương pháp chồng xếp bản đồ - Phương pháp đánh giá độ chính xác Kết quả và kết luận Bản đồ ngập lụt huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh được xây dựng dựa trên phương pháp nội suy trung bình có trọng số (IDW) từ dữ liệu các vết lũ. Chồng xếp bản đồ ngập lụt huyện Đức Thọ với bản đồ hiện trạng sử dụng đất, xây dựng được bản đồ ngập lụt các loại đất được phân theo 2 vùng trong đê và ngoài đê La Giang theo các mức ngập và theo đơn vị hành chính khác nhau.

- Vùng ngoài đê La Giang: tổng diện tích đất bị ngập là 2.945,93 ha, chiếm khoảng 66,99% tổng diện tích đất vùng ngoài đê La Giang, với mức ngập chủ yếu là trên 2m. Diện tích đất nông nghiệp ngập 1.916,26 ha, đất phi nông nghiệp là 946,28 ha, đất chưa sử dụng là 83,39 ha. Xã Liên Minh bị ngập nhiều nhất với diện tích ngập là 451,13 ha, - Vùng trong đê La Giang: tổng diện tích đất bị ngập là 7.003,74 ha, chiếm khoảng 43,91% tổng diện tích đất vùng trong đê La Giang, với mức ngập chủ yếu là trên 2m. Diện tích đất nông nghiệp ngập 5.314,46 ha, đất phi nông nghiệp là 1.627,65 ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ha, đất chưa sử dụng là 61,64 ha.

Xã Đức Đồng bị ngập nhiều nhất với diện tích ngập là 615,91 ha. Đề xuất một số kiến nghị - Địa phương cần xây dựng cơ sở hạ tầng phòng chống và tiêu úng, đặc biệt đối với 7 xã ngoài đê và các xã vùng trũng là những xã có diện tích ngập lụt lớn và mức độ ngập lụt sâu.