Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai – áp dụng cho lưu vực sông Cả

Chia sẻ: Elysale Elysale | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:127

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu, khai thác, phân tích lựa chọn dữ liệu mưa vệ tinh phù hợp để bổ sung thêm trạm mưa giả định cho các khu vực trên lưu vực còn thiếu trạm đo và thiếu tài liệu mưa thực đo, bổ sung số liệu mưa tháng cho các trạm đo không liên tục nhằm nâng cao độ tin cậy trong tính toán dòng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám (dữ liệu mưa vệ tinh và dữ liệu mô hình số độ cao DEM) trong mô phỏng dòng chảy mặt cho lưu vực sông Cả, đặc biệt là mô phỏng dòng chảy xuyên biên giới cho phần thượng lưu có phần lớn diện tích nằm ở nước CHDCND Lào không có tài liệu mưa thực đo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai – áp dụng cho lưu vực sông Cả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI TUẤN HẢI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY MẶT PHỤC VỤ QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI - ÁP DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI TUẤN HẢI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY MẶT PHỤC VỤ QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI - ÁP DỤNG CHO LƯU VỰC SÔNG CẢ Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước Mã số: 9580212 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. LÊ QUANG VINH 2. PGS.TS. PHẠM QUANG VINH HÀ NỘI, NĂM 2020
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Bùi Tuấn Hải i
LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, NCS xin gửi lời cám ơn tới Trường Đại học Thủy lợi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho NCS trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án tiến sĩ. Tác giả xin trân trọng cám ơn người thầy hướng dẫn nghiên cứu khoa học PGS.TS. Lê Quang Vinh và PGS.TS. Phạm Quang Vinh đã luôn dành thời gian quý báu và ít ỏi của mình để lắng nghe và đưa ra những định hướng đúng đắn. NCS cũng vô cùng biết ơn các thầy cô giáo, các nhà khoa học trong và ngoài Trường Đại học Thủy lợi đã có những đóng góp quý báu giúp NCS hoàn thiện luận án. NCS cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các đồng nghiệp tại Viện Quy hoạch Thủy lợi, đặc biệt là Phòng Quy hoạch Thủy lợi Bắc Bộ đã có những động viên, chia sẻ, giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu. Một số kết quả nghiên cứu cũng như kinh phí hoàn thiện luận án được hỗ trợ từ đề tài khoa học và công nghệ độc lập cấp Quốc gia “Nghiên cứu tính toán dòng chảy phục vụ công tác quản lý và sử dụng nguồn nước lưu vực sông Cả trên cơ sở ứng dụng các mô hình toán và công nghệ viễn thám”. Mã số: ĐTĐL.CN-56/15. Cuối cùng, NCS xin được gửi tới những người thân trong gia đình của mình lời biết ơn sâu sắc vì sự yêu thương và ủng hộ, dành thời gian và điều kiện tốt nhất để giúp NCS hoàn thành nghiên cứu. Xin trân trọng cám ơn! ii
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ................................................................................................. v DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................................... vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................................viii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI ................... 6 1.1 Tổng quan về công nghệ viễn thám ...................................................................6 1.2 Tổng quan các công trình khoa học trên thế giới đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan đến đề tài luận án................................................................................7 1.2.1 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong quy hoạch thủy lợi, quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai trên thế giới ......................................7 1.2.2 Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám và mô hình toán trong mô phỏng dòng chảy...............................................................................................................11 1.2.3 Đánh giá chung về các kết quả nghiên cứu trên thế giới ..........................14 1.3 Tổng quan các công trình khoa học ở trong nước đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan đến đề tài luận án..............................................................................15 1.3.1 Khái quát chung ........................................................................................15 1.3.2 Nghiên cứu về quản lý tài nguyên nước, quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai ..................................................................................................................16 1.3.3 Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám và mô hình toán trong mô phỏng dòng chảy...............................................................................................................17 1.3.4 Đánh giá chung về các nghiên cứu ở trong nước ......................................21 1.4 Kết luận chương 1 ............................................................................................22 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ..................................................................................................................... 24 2.1 Luận giải các phương pháp và công cụ nghiên cứu .........................................24 2.1.1 Cách tiếp cận khoa học .............................................................................24 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu khoa học ...........................................................25 2.1.3 Công cụ nghiên cứu...................................................................................28 2.2 Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................28 2.3 Quy trình nghiên cứu .......................................................................................30 2.4 Nghiên cứu lựa chọn mô hình toán mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Cả ....33 2.4.1 Các mô hình toán đang được áp dụng trong tính toán thủy văn, thủy lực 33 iii
2.4.2 Phân tích, lựa chọn bộ mô hình toán áp dụng cho tính toán mưa, bốc hơi và diễn toán chế độ dòng chảy trên lưu vực. ..............................................................37 2.5 Nghiên cứu công cụ phân tích, xử lý dữ liệu viễn thám ..................................43 2.5.1 Kết hợp giữa viễn thám và GIS .................................................................43 2.5.2 Đánh giá các phần mềm mã nguồn mở GIS trong việc phân tích, xử lý dữ liệu viễn thám ........................................................................................................44 2.5.3 Phân tích và lựa chọn phần mềm phục vụ công tác xây dựng và quản lý dữ liệu. ...................................................................................................................48 2.6 Nghiên cứu lựa chọn dữ liệu viễn thám ...........................................................49 2.6.1 Nghiên cứu lựa chọn dữ liệu mưa vệ tính độ phân giải cao......................49 2.6.2 Nghiên cứu phân tích, lựa chọn dữ liệu địa hình từ nguồn dữ liệu mô hình số hóa độ cao (DEM) .............................................................................................66 2.6.3 Kết luận về phân tích, lựa chọn dữ liệu viễn thám cho lưu vực sông Cả .77 2.7 Kết luận chương 2 ............................................................................................78 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY LƯU VỰC SÔNG CẢ .............................................................. 80 3.1 Nghiên cứu kết hợp mưa vệ tinh và mưa thực đo trong tính toán mưa – dòng chảy từ mô hình NAM ...............................................................................................80 3.1.1 Sự cần thiết phải kết hợp mưa vệ tinh với mưa thực đo ...........................80 3.1.2 Thiết lập mô hình NAM với trạm mưa thực đo hiện có ...........................81 3.1.3 Bố trí các trạm mưa giả định .....................................................................84 3.1.4 Kết quả nghiên cứu mô hình NAM ...........................................................85 3.1.5 Nhận xét chung về kết quả nghiên cứu mục 3.1 .......................................90 3.2 Nghiên cứu kết hợp dữ liệu viễn thám và mô hình toán IFAS trong mô phỏng dòng chảy lũ lưu vực sông Cả ...................................................................................91 3.2.1 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................91 3.2.2 Thiết lập mô hình IFAS.............................................................................92 3.2.3 Mô phỏng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình IFAS..................................96 3.2.4 Kết luận về kết quả nghiên cứu mô hình IFAS .......................................105 3.3 Kết luận chương 3 ..........................................................................................106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 107 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ....................................................................... 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 111 iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Các ảnh vệ tinh chụp trận lũ xảy ra trên sông Kosi, Nepal vào tháng 8/2008 .......................................................................................................................................11 Hình 2.1 Bản đồ lưu vực sông Cả .................................................................................29 Hình 2.2 Sơ đồ trình tự các bước thực hiện nghiên cứu ................................................31 Hình 2.3 Cấu trúc mô hình mưa dòng chảy NAM ........................................................38 Hình 2.4 Mô tả bể chứa lớp mặt (surface layer tank) ....................................................41 Hình 2.5 Mô tả bể chứa lớp chưa bão hòa (unsaturated layer tank)..............................42 Hình 2.6 Mô tả bể chứa lớp nước ngầm (aquifer layer tank) ........................................42 Hình 2.7 Mô tả bể chứa trong sông (river course tank).................................................43 Hình 2.8 Nguyên lý theo dõi mưa của vệ tinh ...............................................................50 Hình 2.9 So sánh khả năng nhận diện ngày mưa của các dữ liệu mưa vệ tinh so với mưa trạm đo ...................................................................................................................56 Hình 2.10 So sánh khả năng nhận diện ngày không mưa của các dữ liệu mưa ............57 Hình 2.11. Tổng hợp khả năng nhận diện mưa và không mưa của các dữ liệu mưa vệ tính .................................................................................................................................58 Hình 2.12. Kết quả tính toán hệ số tương quan r của 04 dữ liệu mưa vệ tinh...............59 Hình 2.13 Tương quan lượng mưa tháng tại một số trạm đo với dữ liệu mưa vệ tinh .60 Hình 2.14 So sánh tổng lượng mưa tháng trạm Tương Dương .....................................62 Hình 2.15 So sánh tổng lượng mưa tháng trạm Hà Tĩnh ..............................................62 Hình 2.16 So sánh lượng mưa phân bố năm 2015 giữa mưa thực đo và mưa vệ tinh ..64 Hình 2.17 Các dữ liệu DEM và biểu đồ phân phối dữ liệu độ cao (đơn vị: mét) .........71 Hình 2.18 So sánh giá trị độ cao giữa các dữ liệu DEM (đơn vị: mét) .........................72 Hình 2.19 Chênh lệch cao độ vùng Đồng bằng giữa dữ liệu SRTM, ALOS và ASTER với dữ liệu từ bản đồ địa hình ........................................................................................74 Hình 2.20 Tương quan cao độ vùng Đồng bằng giữa dữ liệu SRTM, ALOS và ASTER với bản đồ địa hình ........................................................................................................74 Hình 2.21 Chênh lệch cao độ vùng Trung du giữa dữ liệu SRTM, ALOS và ASTER với bản đồ địa hình ........................................................................................................75 Hình 2.22 Tương quan cao độ vùng Trung du giữa dữ liệu SRTM, ALOS và ASTER với bản đồ địa hình ........................................................................................................75 Hình 2.23 Chênh lệch cao độ vùng núi giữa dữ liệu SRTM, ALOS và ASTER với dữ liệu từ bản đồ địa hình ...................................................................................................76 Hình 2.24 Tương quan cao độ vùng núi giữa dữ liệu SRTM, ALOS và ASTER với bản đồ địa hình .....................................................................................................................76 Hình 3.1 Lưu vực các sông nhánh xây dựng mô hình NAM ........................................81 Hình 3.2 Các vị trí bổ sung trạm mưa giả định từ nguồn mưa vệ tinh CHIRPS ...........84 Hình 3.3 So sánh dòng chảy thực tế tại Quỳ Châu và dòng chảy tính từ mô hình NAM dựa trên a) số liệu mưa thực đo và b) kết hợp thêm mưa vệ tinh ..................................86 v
Hình 3.4 So sánh dòng chảy thực tế tại Nghĩa Khánh và dòng chảy tính từ mô hình NAM dựa trên a) số liệu mưa thực đo và b) kết hợp thêm mưa vệ tinh .......................87 Hình 3.5 Các vị trí bổ sung trạm mưa giả định lưu vực trạm thủy văn Mường Xén ....88 Hình 3.6 So sánh dòng chảy thực tế tại Mường Xén và dòng chảy tính từ mô hình NAM dựa trên a) số liệu mưa thực đo và b) kết hợp thêm mưa vệ tinh .......................89 Hình 3.7 So sánh lưu lượng trung bình tháng nhiều năm giữa các trường hợp chỉ sử dụng mưa thực đo và có kết hợp mưa vệ tinh ...............................................................90 Hình 3.8 Bản đồ địa hình lưu vực sông Nậm Nơn, thượng lưu sông Cả ......................92 Hình 3.9 Kết quả phân chia (a) lưu vực và (b) tiểu lưu vực Nậm Nơn .........................92 Hình 3.10 Bản đồ phân loại đất lưu vực sông Cả ..........................................................93 Hình 3.11 Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cả ...............................................................94 Hình 3.12 Số liệu (a) phân loại đất và (b) lớp phủ bề mặt đưa vào mô hình IFAS ......94 Hình 3.13 Thông số (a) dòng chảy mặt (surface) và (b) sông suối (river course) ........95 Hình 3.14 So sánh lượng mưa giờ lũy tích tại các trạm đo mưa và mưa GSMAP .......97 Hình 3.15 Kết quả mô phỏng trận lũ 6/2011 sau khi đã hiệu chỉnh mô hình IFAS ......99 Hình 3.16 So sánh kết quả trước và sau khi hiệu chỉnh mô hình IFAS trận lũ 6/2011 .99 Hình 3.17 So sánh kết quả giữa mô phỏng và thực đo trận lũ 6/2011 ........................100 Hình 3.18 Hệ số tương quan mô phỏng và thực đo trận lũ 6/2011 .............................100 Hình 3.19 Kết quả điều chỉnh lượng mưa gây ra trận lũ từ 01-10/8 năm 2019 bằng mô hình IFAS ....................................................................................................................101 Hình 3.20 Kết quả hiệu chỉnh tham số mô hình IFAS trận lũ từ 01-10/8/2019 ..........101 Hình 3.21 Kết quả mô phỏng trận lũ từ 01-10/8 năm 2019 bằng mô hình IFAS........102 Hình 3.22 So sánh kết quả mô phỏng và thực đo trận lũ 01-10/8/2019 ......................102 Hình 3.23 Tương quan giữa mô phỏng và thực đo trận lũ 01-10/8 năm 2019 ............102 Hình 3.24 Kết quả mô phỏng trận lũ từ 10/8 đến 10/9 năm 2018 mô hình IFAS .......103 Hình 3.25 So sánh kết quả mô phỏng và thực đo trận lũ 10/8 đến 10/9 năm 2018 ....103 Hình 3.26 Tương quan giữa mô phỏng và thực đo trận lũ 10/8 đến 10/9 năm 2018 ..104 vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng thông số lớp bề mặt...............................................................................41 Bảng 2.2 Bảng thông số lớp chưa bão hòa ....................................................................42 Bảng 2.3 Bảng thông số lớp ngầm ................................................................................42 Bảng 2.4 Bảng thông số dòng chảy trong sông .............................................................43 Bảng 2.5 Các phần mềm mã nguồn mở xây dựng cơ sở dữ liệu ...................................45 Bảng 2.6 Khoảng trống số liệu mưa thực đo tại các trạm khí tượng liên quan đến lưu vực sông Cả ...................................................................................................................51 Bảng 2.7 Thông tin chi tiết các số liệu mưa vệ tinh quan trọng ....................................52 Bảng 2.8 Kết quả khả năng nhận diện ngày mưa của các dữ liệu mưa vệ tinh .............56 Bảng 2.9 Kết quả tính toán khả năng nhận diện ngày không mưa của các dữ liệu mưa vệ tinh so với mưa trạm đo ............................................................................................57 Bảng 2.10 Tổng hợp kết quả trung bình tại 12 trạm khả năng nhận diện ngày mưa và không mưa của các dữ liệu mưa vệ tinh so với mưa trạm đo ........................................58 Bảng 2.11 Kết quả tính tương quan r mưa ngày và mưa thực đo tại 12 trạm mưa .......58 Bảng 2.12 Tổng hợp lượng mưa tháng thực đo và mưa vệ tinh tại trạm Tương Dương và Hà Tĩnh .....................................................................................................................61 Bảng 2.13 Kết quả tính các tham số r, R2, RMSE, MAE khi so sánh lượng mưa tháng .......................................................................................................................................63 Bảng 2.14 Danh sách dữ liệu mô hình số độ cao (DEM) toàn cầu miễn phí ................67 Bảng 2.15 Đặc tính cơ bản của các mô hình số độ cao SRTM, ASTER và ALOS ......68 Bảng 2.16 Bảng tổng hợp độ chênh lệch giá trị độ cao giữa các DEM ........................72 Bảng 2.17 Bảng tổng hợp tính toán các hệ số vùng Đồng bằng ...................................73 Bảng 2.18 Bảng tổng hợp tính toán các hệ số vùng Trung du ......................................75 Bảng 2.19 Bảng tổng hợp tính toán các hệ số vùng núi ................................................77 Bảng 3.1 Thời đoạn tính toán cho mô phỏng và kiểm định mô hình NAM..................82 Bảng 3.2 Bộ thông số mô hình NAM và kết quả đánh giá mô phỏng và kiểm định ....83 Bảng 3.3 Tiêu chí đánh giá chất lượng mô phỏng từ mô hình ......................................85 Bảng 3.4 Kết quả tính tương quan tại trạm Quỳ Châu ..................................................86 Bảng 3.5 Kết quả tính tương quan tại trạm Nghĩa Khánh .............................................87 Bảng 3.6 Kết quả tính toán hệ số tương quan tại trạm Mường Xén .............................89 Bảng 3.7 Kết quả tính toán LLTB tháng nhiều năm tại trạm Mường Xén ...................90 Bảng 3.8 Kết quả lưu lượng lũ trung bình ngày về hồ Bản Vẽ trước và sau khi hiệu chỉnh mô hình IFAS cho lưu vực Nậm Nơn .................................................................98 Bảng 3.9 Kết quả lưu lượng lũ trung bình ngày về hồ Bản Vẽ giữa thực đo và mô phỏng bằng mô hình IFAS cho lưu vực Nậm Nơn......................................................104 Bảng 3.10 Bộ thông số mô hình IFAS sau hiệu chỉnh và kiểm định ..........................105 vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ALOS: Advanced Land Observing Satellite (Vệ tinh quan sát trái đất tiên tiến) ASTER: Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (Thiết bị tiên tiến đo bức xạ phản xạ và phát xạ nhiệt trong không gian) AVHRR: Advanced Very High-Resolution Radiometer (Thiết bị đo bức xạ độ phân giải cao tiên tiến) CHDCND: Cộng hòa Dân chủ Nhân dân CHIRPS: Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station (Mưa hồng ngoại kết hợp trạm đo của nhóm hiểm họa khí hậu) CHRS: Center for Hydrometeorology and Remote Sensing, Univ. of California, USA (Trung tâm Khí tượng thủy văn và Viễn thám, Đại học California, Mỹ) CMORPH: Climate Prediction Center (CPC) MORPHing technique (Kỹ thuật MORPHing của Trung tâm Dự báo Khí hậu) DEM: Digital Elevation Model (Mô hình số độ cao) DMSP: Defense Meteorological Satellite Program (Chương trình vệ tinh khí tượng quốc phòng) DSM: Digital Surface Model (Mô hình số bề mặt) EUMETSAT: European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (Tổ chức Khai thác Vệ tinh Khí tượng Châu Âu) GEOS: Geostationary Operational Environmental Satellite, USA (Vệ tinh Hoạt động Môi trường Quỹ đạo Địa Tĩnh, Mỹ) GIS: Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) GMS: Geostationary Meteorological Satellite, Japan (Vệ tinh Khí tượng Quỹ đạo Địa tĩnh, Nhật Bản) GPM: Global Precipitation Measurement (Đo lượng lượng mưa toàn cầu) GSMAP: Global Satellite Mapping of Precipitation (Bản đồ mưa vệ tinh toàn cầu) GSMaP_MVK: Global Satellite Mapping of Precipitation Microwave-IR Combined Product (Bản đồ mưa vệ tinh toàn cầu kết hợp vi sóng – hồng ngoại) ICHARM: International Centre for Water Hazard and Risk Management (Trung tâm Quốc tế về Quản lý Rủi ro và Thiên tai liên quan đến nước) IFAS: Integrated Flood Analysis System (Hệ thống Phân tích lũ tổng hợp) JAXA: Japan Aerospace Exploration Agency (Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản) LISS-3: Linear Imaging Self Scanning Sensor (Cảm biến tự quét hình ảnh tuyến tính) MODIS: Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (Thiết bị đo quang phổ hình ảnh có độ phân giải trung bình) MTSAT: Multifunctional Transport Satellites, Japan (Nhóm vệ tinh Giao thông Đa chức năng, Nhật Bản) NAM: Nedbør-Afstrømnings-Model (Mô hình Nedbør-Afstrømnings) NASA: National Aeronautics and Space Administration, USA (Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia, Mỹ) viii
NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration, USA (Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia, Mỹ) NSE: Nash–Sutcliffe model efficiency coefficient (Hệ số hiệu quả của mô hình Nash-Sutcliffe) PERSIANN: Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Network (Ước tính lượng mưa từ thông tin cảm biến từ xa bằng mạng nơ ron nhân tạo) SAR: Synthetic Aperture Radar (Ra đa khẩu độ tổng hợp) SPOT: (French: Satellite Pour l’Observation de la Terre, “Vệ tinh Quan sát Trái đất”) SRTM: Shuttle Radar Topographic Mission (Nhiệm vụ Đo đạc địa hình Trái đất bằng Ra đa trên Tàu con thoi) TRMM: Tropical Rainfall Measuring Mission (Nhiệm vụ Đo lượng mưa Nhiệt đới) USGS: United States Geological Survey (Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ) WMO: World Meteorological Organization (Tổ chức Khí tượng Thế giới) ix
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Sông Cả có diện tích lưu vực 27.200 km2 phân bố trên lãnh thổ hai nước Việt Nam và Lào. Ở Việt Nam, lưu vực sông Cả nằm trên địa giới hành chính của các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và Thanh Hóa có tổng diện tích 17.730 km2, chiếm 65,2% toàn lưu vực. Với nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, sông Cả có vai trò đặc biệt quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội và an ninh quốc phòng đối với ba tỉnh vùng Bắc Trung Bộ nói riêng và cả nước nói chung. Lưu vực sông Cả là một trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai lũ lụt, hạn hán và xâm nhập mặn. Hàng năm về mùa mưa, nước lũ từ thượng nguồn đổ về gây lũ quét và sạt lở đất các khu vực trung du miền núi, làm ngập lụt các thung lũng và vùng hạ lưu, làm tổn thất sinh mạng và tài sản của nhân dân. Về mùa khô, dưới tác động của biến đổi khí hậu cùng với nhiều nguyên nhân khác khiến cho dòng chính sông Cả cùng các phụ lưu thường bị cạn kiệt, nước mặn xâm nhập sâu vào trong đất liền lên tới hàng chục cây số. Các tác động nói trên đã và đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự ổn định và phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh. Nghiên cứu quá trình hình thành dòng chảy trên lưu vực sông Cả, nhất là vùng thượng nguồn có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai cho khu vực hạ du. Tuy nhiên do phần lớn vùng thượng lưu với 34,8 % diện tích lưu vực, nơi hình thành dòng chảy hạ du nằm bên nước bạn Lào không có số liệu hoặc có rất ít số liệu phục vụ nghiên cứu, trong đó mưa là dữ liệu quan trọng nhất lại không có. Thông thường việc tính toán, đánh giá dòng chảy phục vụ hỗ trợ quản lý nguồn nước trên lưu vực sông vẫn chủ yếu dựa trên kết quả tính toán của các mô hình thủy văn, thủy lực truyền thống với đầu vào là các số liệu thực đo tại các trạm quan trắc có mật độ thưa và thời gian đo không dày, không liên tục. Trong tính toán, phân tích đánh giá dòng chảy và nhu cầu nước, các yếu tố về thảm phủ bề mặt lưu vực, lượng mưa, … đóng vai trò quan trọng hàng đầu. Từ trước đến nay, việc xác định lượng mưa và bốc hơi, chất lượng và đặc tính thảm phủ bề mặt lưu vực được thực hiện bằng phương pháp đo trực tiếp ngoài thực địa. Công việc này đòi hỏi một khối lượng công việc và nguồn kinh phí tương 1
đối lớn và chỉ thu được các giá trị tại những điểm được đo, thường không giải quyết những biến đổi không gian rộng lớn và thời gian kéo dài. Trong những năm gần đây, công nghệ viễn thám đang được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực trong đó có quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai. Một trong những thế mạnh của công nghệ viễn thám là cung cấp số liệu chi tiết và tương đối chính xác sự biến động của yếu tố tự nhiên và xã hội các lưu vực sông theo không gian và thời gian, không phân biệt đó là sông nội địa hay sông xuyên biên giới. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám kết hợp với các công nghệ phù hợp trong dự báo khí tượng, thủy văn, dòng chảy và quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai các lưu vực sông là một giải pháp hữu ích nhằm khắc phục tình trạng thiếu các tài liệu thực đo đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Vì những lý do nêu trên, đề tài luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong mô phỏng dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai – áp dụng cho lưu vực sông Cả” được đề xuất là rất cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu, khai thác, phân tích lựa chọn dữ liệu mưa vệ tinh phù hợp để bổ sung thêm trạm mưa giả định cho các khu vực trên lưu vực còn thiếu trạm đo và thiếu tài liệu mưa thực đo, bổ sung số liệu mưa tháng cho các trạm đo không liên tục nhằm nâng cao độ tin cậy trong tính toán dòng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi, phòng chống thiên tai. - Nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám (dữ liệu mưa vệ tinh và dữ liệu mô hình số độ cao DEM) trong mô phỏng dòng chảy mặt cho lưu vực sông Cả, đặc biệt là mô phỏng dòng chảy xuyên biên giới cho phần thượng lưu có phần lớn diện tích nằm ở nước CHDCND Lào không có tài liệu mưa thực đo. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là dòng chảy mặt phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai ở lưu vực sông nói chung và sông Cả nói riêng. b) Phạm vi nghiên cứu: - Về không gian: Vùng nghiên cứu là lưu vực sông Cả, trong đó tập trung nghiên cứu cho hai nhánh sông xuyên biên giới nằm ở thượng lưu là Nậm Mô và Nậm Nơn. 2
- Về thời gian: Nghiên cứu mô phỏng quá trình dòng chảy trên lưu vực sông Cả từ năm 1982 đến 2019, trong đó mô phỏng dòng chảy lũ từ năm 2011 đến 2019. Phân tích lựa chọn dữ liệu mưa vệ tinh tập trung cho ba năm từ 2015 đến 2017. 4. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu a) Hướng tiếp cận nghiên cứu: Đề tài luận án lựa chọn các hướng tiếp cận khoa học sau đây: i) Tiếp cận hệ thống: Phương pháp tiếp cận từ nghiên cứu lý thuyết đến nghiên cứu điển hình; từ nghiên cứu tổng quan đến nghiên cứu chi tiết từng nội dung cụ thể. Đây là cách tiếp cận cơ bản và xuyên suốt trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài luận án. ii) Tiếp cận kết hợp nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu lý thuyết: Tiếp cận nghiên cứu thực nghiệm là phương pháp khoa học phân tích xử lý, lựa chọn các tài liệu, dữ liệu, công cụ nghiên cứu liên quan đến đề tài luận án đã điều tra thu thập được. Tiếp cận nghiên cứu lý thuyết là cách thức sử dụng các số liệu, dữ liệu đã được phân tích, xử lý trong nghiên cứu thực nghiệm đưa vào các mô hình toán đã chọn để tính toán mô phỏng các quá trình vật lý hình thành dòng chảy. Nội dung cụ thể của các hướng tiếp cận nghiên cứu nói trên sẽ được trình bày và làm rõ hơn trong chương 2 của luận án. b) Phương pháp nghiên cứu: Luận án sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học sau đây: i) Phương pháp kế thừa: Phương pháp phân tích kết quả nghiên cứu của các công trình khoa học đã công bố có liên quan đến đề tài để từ đó xác định được những vấn đề có thể kế thừa sử dụng, những vấn đề khoa học cần tiếp tục nghiên cứu giải quyết. Phương pháp này được sử dụng để nghiên cứu tổng quan các công trình khoa học công nghệ có liên quan đến đề tài luận án được nêu tại chương 1 và lựa chọn công cụ nghiên cứu nêu tại chương 2. ii) Phương pháp điều tra, thu thập số liệu, tài liệu: Phương pháp điều tra thu thập các công trình khoa học và công nghệ đã công bố liên quan đến đề tài, các tài liệu về điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội và các dữ liệu viễn 3
thám có liên quan đến mưa và dòng chảy trên lưu vực sông Cả. Phương pháp này được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu nêu tại chương 1 và lựa chọn công cụ nghiên cứu, dữ liệu phục vụ nghiên cứu nêu tại chương 2. iii) Phương pháp phân tích thống kê: Các tài liệu đã điều tra, khảo sát thu thập được nêu ở mục ii) trước khi sử dụng để nghiên cứu, tính toán theo mục tiêu nghiên cứu được xử lý thận trọng bằng cách phân loại, hệ thống hóa, thống kê toán học và bằng máy tính. Phương pháp này được sử dụng để phân tích, đánh giá và so sánh lựa chọn các dữ liệu viễn thám phù hợp cũng như các dữ liệu thực đo phục vụ nghiên cứu, tính toán dòng chảy, nêu tại chương 2 và chương 3. iv) Phương pháp mô hình toán: Phương pháp nghiên cứu ứng dụng các mô hình toán kết hợp các dữ liệu viễn thám phục vụ mô phỏng dòng chảy mặt lưu vực sông Cả, được trình bày ở chương 3. v) Phương pháp hội thảo và xin ý kiến chuyên gia: Tổ chức một số buổi hội thảo khoa học và xin ý kiến từ các chuyên gia, các nhà khoa có liên quan giúp hoàn thiện và nâng cao chất lượng luận án. Phương pháp này được sử dụng ở hầu hết các chương và nội dung chính của luận án. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu a) Ý nghĩa khoa học: Bổ sung phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và sử dụng dữ liệu viễn thám kết hợp với mô hình toán trong mô phỏng dòng chảy mặt trên lưu vực sông Cả phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai. b) Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đề xuất được phương pháp xử lý, sử dụng dữ liệu từ viễn thám cho những vùng không có số liệu hoặc không đủ số liệu trong mô phỏng dòng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai các lưu vực sông nói chung và lưu vực sông Cả nói riêng, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội. 6. Đóng góp mới của luận án a) Xác định được dữ liệu viễn thám phù hợp trong số các dữ liệu mưa vệ tinh có độ phân giải cao CHIRPS, GSMAP, GPM, CMORPH và dữ liệu mô hình số độ cao ALOS, 4
ASTER, SRTM để nghiên cứu bổ sung thêm trạm đo mưa giả định, bổ sung thêm số liệu mưa tháng cho các khu vực còn thiếu trạm đo mưa, hoặc thiếu tài liệu mưa thực đo nhằm nâng cao độ tin cậy trong tính toán, mô phỏng dòng chảy phục vụ quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai lưu vực sông Cả. b) Làm rõ thêm được phương pháp sử dụng các dữ liệu mưa vệ tinh và mô hình số độ cao (DEM) làm số liệu đầu vào cho các mô hình thủy văn thông số tập trung MIKE NAM và mô hình thủy văn phân bố IFAS để tăng độ chính xác trong mô phỏng dòng chảy cho lưu vực sông Cả, đặc biệt mô phỏng dòng chảy xuyên biên giới hai nhánh sông Nậm Mô và Nậm Nơn với phần lớn diện tích lưu vực nằm ở nước bạn Lào. 7. Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án gồm 03 chương chính sau: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai Trình bày tổng quan các nghiên cứu về ứng dụng dữ liệu viễn thám trong quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai trên thế giới và Việt Nam. Phân tích, đánh giá chỉ ra những tồn tại của nghiên cứu đã có, từ đó dẫn dắt tới các vấn đề mà luận án tập trung hướng tới để thực hiện. Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và số liệu sử dụng trong nghiên cứu Xác lập các cơ sở khoa học, thực tiễn trong đó có cơ sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu lựa chọn các dữ liệu viễn thám và công cụ phục vụ nghiên cứu tính toán dòng chảy cho lưu vực sông Cả. Chương 3: Kết quả nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong tính toán dòng chảy lưu vực sông Cả Trình bày các kết quả trong nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám trong quy hoạch thủy lợi và phòng chống thiên tai lưu vực sông, bao gồm quá trình lựa chọn, xử lý, sử dụng dữ liệu từ viễn thám cho những vùng không có số liệu hoặc không đủ số liệu cho nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn, thủy lực tính toán dòng chảy cho lưu vực sông Cả. 5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM TRONG QUY HOẠCH THỦY LỢI VÀ PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI 1.1 Tổng quan về công nghệ viễn thám Ngày 4/10/1957 vệ tinh nhân tạo “Sputnik” đầu tiên của loài người được Liên Xô phóng lên quỹ đạo trái đất. Mặc dù chỉ có 3 tháng tồn tại trong không gian nhưng vệ tinh này đã chuyển về cho con người rất nhiều thông tin bề mặt trái đất bằng tín hiệu radio đã được mã hóa. Những năm tiếp theo sự kiện lịch sử này, hàng loạt các vệ tinh nhân tạo khác đã được nhiều cường quốc vũ trụ phóng lên quỹ đạo xung quanh trái đất với các mục tiêu và nhiệm vụ khác nhau. Sau ngày 20/7/1969 cuộc tranh đua giữa hai cường quốc vũ trụ là Liên Xô và Mỹ đưa người đầu tiên lên mặt trăng ngã ngũ, cùng với công nghệ chế tạo và khai thác vệ tinh nhân tạo không ngừng tiến bộ, các cường quốc vũ trụ và các nhà khoa học bắt đầu đầu tư nghiên cứu chế tạo vệ tinh viễn thám phục vụ riêng cho các mục đích phát triển kinh tế - xã hội. Năm 1972, lần đầu tiên vệ tinh viễn thám Landsat đã cung cấp các bức ảnh rõ nét về bề mặt trái đất. Năm 2011, Đại hội đồng Liên Hiệp Quốc (LHQ) đã thông qua Nghị quyết lấy ngày 12/4 hằng năm là Ngày quốc tế con người bay vào vũ trụ. Nghị quyết do Nga đề xuất nhằm kỷ niệm 50 năm nhà du hành vũ trụ Yuri Gagarin thực hiện chuyến bay đầu tiên của con người vào vũ trụ (12- 4-1961). Viễn thám là khoa học nghiên cứu thu thập thông tin về các sự vật và hiện tượng trên bề mặt trái đất từ khoảng cách xa thông qua các thiết bị công nghệ đo đạc đặc biệt lắp đặt trên các vệ tinh quan sát bề mặt trái đất. Theo F. F. Sabins (2007) [1] , viễn thám là môn khoa học nghiên cứu đo đạc, thu thập thông tin về một đối tượng hoặc hiện tượng bằng cách sử dụng thiết bị đo qua tác động một cách gián tiếp giữa các bức xạ điện từ (các loại tia sáng) với đối tượng hoặc hiện tượng nghiên cứu. Trong hơn 60 năm qua, công nghệ viễn thám không ngừng tiến bộ, số lượng vệ tinh viễn thám ngày càng tăng về số lượng, đa dạng về chủng loại (đa phổ, siêu phổ, radar, quang học), đa dạng về kích thước (micro, vệ tinh nhỏ, vệ tinh), đa dạng về quỹ đạo (quỹ đạo thấp, quỹ đạo cực, quỹ đạo đồng bộ mặt trời) và đang có xu hướng phát triển thành các chùm vệ tinh … Phạm vi ứng dụng của công nghệ viễn thám cũng không ngừng được 6
mở rộng. Đến thời điểm hiện nay, công nghệ viễn thám được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực chính sau đây: - Dự báo thời tiết và dự báo thiên tai thông qua sự biến đổi nhiệt độ bề mặt trái đất, sự di chuyển, nhiễu động của các đám mây và các khối khí quyển bao phủ bề mặt trái đất. - Quản lý tài nguyên nước và chất lượng các nguồn nước trên các vùng lãnh thổ, đặc biệt trên các lưu vực sông thông qua quá trình biến đổi của các yếu tố khí tượng, thời tiết và thảm phủ và các nguồn chất thải trên bề mặt lưu vực. - Quản lý đất đai thông qua giám sát quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa, quá trình sa mạc hóa, quá trình sạt lở và bồi tụ đất trên các lưu vực sông, quá trình bồi lấn hoặc xâm thực bờ sông, bờ biển, … - Xây dựng các loại bản đồ phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội. Viễn thám có thể quan sát được các khu vực rộng lớn trên bề mặt trái đất, một mặt nó cung cấp nhiều số liệu hơn so với các trạm quan trắc số liệu riêng lẻ, ví dụ như đánh giá lưu lượng và trữ lượng trên phạm vi lưu vực, và mặt khác có thể thu được cơ sở dữ liệu chung của thông tin so sánh liên quốc gia. Do quá trình lặp lại của các quan sát cho phép tạo ra một chuỗi thời gian của các thông số quan sát được và kết quả là tăng cường khả năng trong phân tích, giám sát và dự báo sự phát triển của hiện tượng, tạo thuận lợi cho quản lý tài nguyên nước. 1.2 Tổng quan các công trình khoa học trên thế giới đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan đến đề tài luận án 1.2.1 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong quy hoạch thủy lợi, quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai trên thế giới 1.2.1.1 Khái quát chung Theo Engman và cộng sự (2000) [2] các dữ liệu liên quan đến thủy văn và địa chất trên bề mặt trái đất được quan sát bằng viễn thám khi sử dụng cùng với các dữ liệu đo đạc tại chỗ có thể tạo ra các kho dữ liệu quan trọng để nghiên cứu các nguồn nước mặt và nước ngầm, cung cấp các số liệu đầu vào quan trọng cho các mô hình (thảm phủ, địa hình, địa mạo, ...) hoặc cho việc thu nhận các thông số sinh học, địa vật lý (chất lượng nước và nhiệt độ, độ ẩm đất, ...). Theo Bastiaanssen và cộng sự (1998) [3] công nghệ viễn thám đã và đang được ứng dụng trong tính toán lượng mưa, bốc thoát hơi tiềm 7
năng, nhu cầu nước của cây trồng, theo dõi độ ẩm đất, ước lượng diện tích, thành lập bản đồ khu tưới… Công nghệ viễn thám cũng được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu quá trình hình thành dòng chảy, lũ lụt và hạn hán trên các lưu vực sông. Quá trình xử lý dữ liệu viễn thám thường được thực hiện trong các phần mềm GIS. Bastiaanssen và Prathapar (2000) [4] chỉ ra lợi ích sử dụng dữ liệu viễn thám trong quản lý tài nguyên nước đối với các sông quốc tế. Thông tin viễn thám có sẵn cho tất cả các bên có thể giúp tạo sự đồng thuận về các điều kiện lưu vực - từ thượng nguồn đến hạ nguồn các lưu vực sông. Thông tin về lưu vực và việc xây dựng cơ sở dữ liệu dùng chung sẽ kích thích cho sự hợp tác quốc tế giữa các quốc gia cùng chia sẻ một lưu vực sông quốc tế. 1.2.1.2 Một số công trình nghiên cứu đã triển khai ứng dụng tại Châu Phi Năm 2002 Ủy ban Vệ tinh Quan sát Trái đất (CEOS) bắt đầu triển khai Sáng kiến TIGER như là một hành động cụ thể thực hiện Nghị quyết của Hội nghị thượng đỉnh thế giới về phát triển bền vững tổ chức tại Johannesburg (Nam Phi). Sáng kiến này nhằm hỗ trợ các nước châu Phi khắc phục các vấn đề phải đối mặt trong thu thập, phân tích và phổ biến các thông tin địa lý liên quan đến tài nguyên nước bằng cách khai thác những lợi thế của công nghệ viễn thám. Theo Diego and Francesco (2007) [5], giai đoạn đầu triển khai sáng kiến TIGER đã thực hiện thành công 50 dự án, tập trung chủ yếu vào tình trạng tài nguyên nước ở Châu Phi và quản lý tài nguyên nước tổng hợp (IWRM) khai thác dữ liệu quan sát trái đất do ESA cung cấp. Dưới đây là một số dự án điển hình đã được thực hiện thành công ở Châu Phi theo sáng kiến TIGER: - Dự án AQUIFER quan sát trái đất trong việc hỗ trợ quản lý tài nguyên nước ngầm chia sẻ giữa các quốc gia ở Châu Phi. - Triển khai hệ thống tổng hợp hỗ trợ ra quyết định (IDSS) cho lưu vực Souss-Massa (Ma-rốc). - Mô phỏng dòng chảy và quản lý hồ chứa cho lưu vực Souss-Massa (Ma-rốc). - Đóng góp của dữ liệu quan sát trái đất trong việc xác định và quản lý những nguy cơ liên quan đến địa chất thủy văn ở hồ Nyos (Tây Cameroon). - Xây dựng bản đồ sử dụng đất (độ bao phủ đất) cho lưu vực sông Kuils- Eerste (Phía Tây Cape) thông qua cách tiếp cận sử dụng công nghệ viễn thám và GIS. - Dự án WADE ESA TIGER: sử dụng dữ liệu SAR xác định phần diện tích nước mặt và các thông số liên quan lưu vực sông Niger (Niamey Area). 8
- Sử dụng hình ảnh ENVISAT ASAR và SPOT khu vực phía Đông của Ghana để giám sát các hồ chứa nhỏ. - Sử dụng ảnh ENVISAT ASAR để nhận dạng lũ lụt ở đồng bằng sông Okavango. - Xác định độ ẩm đất từ Synthetic Aperture Radar (SAR) cho các ứng dụng khí tượng thủy văn ở Cộng đồng Phát triển miền Nam châu Phi. 1.2.1.3 Một số công trình nghiên cứu đã được triển khai ứng dụng tại Ấn độ Số liệu đầu vào từ viễn thám đã góp phần quan trọng trong quản lý, quy hoạch và quản lý tài nguyên nước tại Ấn Độ. Các lĩnh vực chính được ứng dụng gồm giám sát cơ sở hạ tầng thủy lợi, dự báo dòng chảy do tuyết tan, đánh giá tài nguyên nước theo lưu vực, dự báo lũ và mô hình ngập lụt, giám sát diện tích mặt nước ao hồ, nghiên cứu lũ gây ra bởi hồ băng (GLOF), đánh giá hoạt động công trình thủy lợi, tổn thất dung tích hồ chứa, quy hoạch phát triển lưu vực sông và nghiên cứu các mô hình thủy văn. Có thể kể đến một số ứng dụng của viễn thám và GIS trong quản lý tài nguyên nước ở Ấn Độ như sau: - Công nghệ tự động xác định, trích xuất dữ liệu mặt nước từ dữ liệu viễn thám lấy từ các vệ tinh Resourcesat-1 / Resourcesat-2 AWiFS / Liss III và tính toán thông qua một thuật toán. Từ các đặc tính quang phổ, thuật toán giúp chuyển đổi sang các mối quan hệ toán học giữa tỷ lệ và ngưỡng các lớp quang phổ nhìn thấy cùng các kết hợp khác trong mối quan hệ giữa bốn lớp dữ liệu quang phổ Green, Red, NIR và SWIR. - Dự án sử dụng dữ liệu vệ tinh CARTOSAT để đánh giá hiện trạng và tiềm năng phát triển thủy lợi. Dữ liệu viễn thám từ các vệ tinh CARTOSAT 1 và CARTOSAT 2 tạo cơ sở dữ liệu mạng lưới kênh rạch và cơ sở hạ tầng thủy lợi khác, giúp đánh giá khách quan tình trạng vật lý của các hệ thống này tại thời điểm nhất định (như trên ngày thu thập dữ liệu vệ tinh). Các dữ liệu vệ tinh cũng được sử dụng để chuẩn bị tiến độ xây dựng các hệ thống thủy lợi, xác định khoảng trống chưa có cơ sở hạ tầng thủy lợi, giúp phát hiện và xử lý các tắc nghẽn trong quá trình triển khai dự án. 1.2.1.4 Một số công trình nghiên cứu đã được triển khai ứng dụng trên lưu vực sông Mê Công và Ủy hội sông Mê Công quốc tế Ủy hội sông Mê Công quốc tế (MRC) là cơ quan liên chính phủ gồm 4 thành viên là các nước nằm ở khu vực hạ lưu sông Mê Công gồm Việt Nam, Campuchia, Lào và Thái Lan. Trung Quốc và Myanna nằm ở phía thượng lưu là các quốc gia đối tác. MRC có nhiệm vụ thúc đẩy và điều phối hoạt động phát triển và quản lý bền vững tài nguyên 9