Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn - Hà Thanh, tỉnh Bình Định

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

114
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện nhằm mục tiêu tìm hiểu khả năng của ảnh SPOT5, một số loại ảnh vệ tinh khác và mô hình thủy văn thủy lực cho nghiên cứu ngập lụt; nghiên cứu khả năng cung cấp thông số đầu vào cho mô hình thủy văn thủy lực từ tư liệu viễn thám; thực nghiệm tài lưu vực sông Kôn - Hà Thanh, tỉnh Bình Định.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn - Hà Thanh, tỉnh Bình Định

Môc lôc DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................. 1 DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................................. 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU......................................................................................................... 3 MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 5 CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT ......................................... 7 1.1. Bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt....................................................................................... 7 1.2. Các phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 9 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong khu vực ....................................................... 10 1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................................... 12 1.5. Một số mô hình toán học trong nghiên cứu ngập lụt........................................................ 14 1.5.1. Mô hình thủy văn HEC-HMS .................................................................................. 14 1.5.2. Mô hình toán thủy lực mạng sông HEC-RAS .......................................................... 15 1.5.3. Giới thiệu về phần mềm SWAT2000 ....................................................................... 15 1.5.4. Giới thiệu về hệ thống phần mềm MIKE................................................................. 16 CHƯƠNG II : NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ...................................... 18 TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGẬP LỤT .......................................................................... 18 2.1. Đặc tính kỹ thuật của tư liệu ảnh vệ tinh ......................................................................... 18 2.1.1. Các đặc tính cơ bản của ảnh vệ tinh ......................................................................... 18 2.1.2. Ảnh Radar trong nghiên cứu ngập lụt....................................................................... 19 2.1.3. Các đặc tính của ảnh vệ tinh sử dụng trong luận văn ................................................ 20 2.2. Quy trình kết hợp viễn thám và mô hình thủy văn, thủy lực ............................................ 24 2.3. Quy trình đặt, thu ảnh nhanh của trạm thu ảnh vệ tinh .................................................... 26 2.4. Chiết tách một số thông số đầu vào của mô hình MIKE11 từ DEM bằng mô hình SWAT2000 ........................................................................................................................... 28 2.5. Chiết tách một số thông số đầu vào của mô hình MIKE11 từ tư liệu viễn thám ............... 30 2.6. Lập bản đồ hiện trạng ngập lụt từ ảnh viễn thám ............................................................. 33 2.7. Quy trình công nghệ chiết tách vết ngập lũ từ ảnh vệ tinh RADAR................................. 34 2.8. Quy trình công nghệ phân loại tự động lớp phủ trên ảnh viễn thám bằng phương pháp phân loại có giám định .......................................................................................................... 38 CHƯƠNG III : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ............................. 43 VÀ MÔ HÌNH THỦY VĂN THỦY LỰC ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ .................................... 43 LƯU VỰC SÔNG KÔN – HÀ THANH, TỈNH BÌNH ĐỊNH .................................................. 43 3.1. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội vùng thực nghiệm ................................................... 43 3.1.1. Vị trí địa lý .............................................................................................................. 43
3.1.2. Đặc điểm địa hình .................................................................................................... 45 3.1.3. Đặc điểm khí tượng thủy văn ................................................................................... 45 3.2. Thu thập tư liệu .............................................................................................................. 46 3.2.1. Dữ liệu ảnh vệ tinh .................................................................................................. 46 3.2.2. Tư liệu bản đồ.......................................................................................................... 46 3.2.3. Tài liệu về khí tượng thủy văn ................................................................................. 47 3.3. Chiết tách các thông số đầu vào của mô hình .................................................................. 48 3.3.1. Các bước tính toán lưu vực con trên SWAT2000 ..................................................... 48 3.3.2. Phân loại lớp phủ trên ảnh vệ tinh quang học ........................................................... 50 3.4. Tính toán và hiệu chỉnh mô hình thủy văn thủy lực ......................................................... 52 3.4.1. Tính toán dòng chảy mặt từ mô hình MIKE11 ......................................................... 52 3.4.2. Tính toán dòng chảy mặt từ mô hình MIKE11 ......................................................... 55 3.5. Phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt cho lưu vực ....................................................... 58 3.5.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 58 3.5.2. Các bước xây dựng bản đồ ngập lụt ........................................................................ 59 3.5.3. Chuẩn bị số liệu cho xây dựng bản đồ ...................................................................... 59 3.5.4. Lập bản đồ ngập lụt cho lưu vực sông Kôn-Hà Thanh.............................................. 59 3.6. Lập bản đồ hiện trạng vùng ngập bằng ảnh viễn thám RADAR ...................................... 70 3.6.1. Xử lý tư liệu ảnh RADAR ....................................................................................... 70 3.6.2. Chiết tách vùng ngập từ ảnh RADAR ...................................................................... 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... 77
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ALOS The Advanced Land Observing Satellite Vệ tinh quan sát Trái Đất của Nhật Bản MIKE NAM Mô hình thuỷ văn MIKE 11 Mô hình thuỷ lực MIKE GIS Mô hình MIKE kết nối GIS SWAT Soil and Water Assessment Tool Mô hình mưa dòng chảy DEM Mô hình số độ cao SRTM Shuttle Radar Topography Mission Dữ liệu mô hình số địa hình BĐĐH Bản đồ địa hình HEC-HMS Mô hình thuỷ văn GIS Hệ thống thông tin địa lý NDVI Chỉ số thực vật chuẩn PALSAR Phased Array L-band Synthetic Aperture RADAR §Çu thu radar trªn ¶nh vÖ tinh ALOS HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất HTTT Hệ thống thông tin CSDL Cơ sở dữ liệu LVS Lưu vực sông CNTT Công nghệ thông tin SPOT Système Pour l’Observation de la Terre Hệ thống vệ tinh quan trắc Trái Đất của Pháp 1
DANH MỤC HÌNH VẼ H×nh 1 -1: S¬ ®å c¸c chøc n¨ng cña SWAT ..................................................................... 16 H×nh 2 -1: D¶i tÇn sè ho¹t ®éng cña Radar ...................................................................... 19 H×nh 2-2: S¬ ®å quy tr×nh kÕt hîp viÔn th¸m vµ m« h×nh thñy v¨n, thñy lùc tÝnh to¸n ngËp lôt........................................................................................................................... 24 H×nh 2-3: S¬ ®å quy tr×nh ®Æt, thu ¶nh nhanh cña tr¹m thu ¶nh vÖ tinh............................ 26 H×nh 2-4 :S¬ ®å quy tr×nh t¸ch chiÕt c¸c th«ng sè cña m« h×nh MIKE11 b»ng modul SWAT2000 ..................................................................................................................... 28 H×nh 2-5: Quy tr×nh ®Æt chôp ¶nh viÔn th¸m vµ chiÕt t¸ch vïng ngËp lôt ......................... 34 tõ ¶nh viÔn th¸m ............................................................................................................. 34 H×nh 2-6: Quy tr×nh c«ng nghÖ chiÕt t¸ch vÕt ngËp lò tõ ¶nh vÖ tinh RADAR ................. 35 H×nh 2-7: Quy tr×nh c«ng nghÖ ph©n lo¹i tù ®éng líp phñ trªn ¶nh viÔn th¸m ................. 38 b»ng ph¬ng ph¸p ph©n lo¹i cã gi¸m ®Þnh ...................................................................... 38 H×nh 3-1: B¶n ®å c¸c lu vùc s«ng thuéc tØnh B×nh §Þnh ................................................ 44 H×nh 3-2: S¬ ®è c¶nh ¶nh SPOT5 tØnh B×nh §Þnh ............................................................ 46 H×nh 3-3: S¬ ®å b¶ng ch¾p c¸c m¶nh b¶n ®å ®Þa h×nh trªn khu vùc nghiªn cøu ............... 47 H×nh 3- 4: M« h×nh sè ®Þa h×nh vïng lu vùc s«ng K«n .................................................. 48 H×nh 3-5: M« h×nh sè ®Þa h×nh d¹ng grid sau khi ®· lo¹i bá c¸c gi¸ trÞ ©m vµ vïng hè ... 49 H×nh 3-6: HÖ thèng thuû v¨n sau khi chØnh söa c¸c ®iÓm outlet....................................... 49 H×nh 3- 7: T liÖu ¶nh vÖ tinh sau khi ®îc ghÐp vµ xö lý ............................................... 50 H×nh 3- 8: KÕt qu¶ sau ph©n lo¹i ..................................................................................... 51 H×nh 3-9: S¬ ®å lu vùc bé phËn trong hÖ thèng s«ng K«n - Hµ Thanh .......................... 53 H×nh 3-10: S¬ ®å lu vùc s«ng K«n - Hµ Thanh tØnh B×nh ®Þnh ®îc ph©n chia trong m« h×nh MIKE11 ............................................................................................................ 54 H×nh 3-11: §êng qu¸ tr×nh lu lîng tÝnh to¸n vµ thùc ®o t¹i B×nh Têng trËn lò tõ 14/X ®Õn 21/X n¨m 2003 ................................................................................................ 57 H×nh 3-12: M« t¶ tr×nh tù x©y dùng b¶n ®å ngËp lôt cho c¸c ph¬ng ¸n tÝnh to¸n ........... 58 H×nh 3-13: B¶n ®å ngËp lôt lu vùc s«ng K«n, Hµ Thanh n¨m 1999 ............................... 65 H×nh 3-14: B¶n ®å ngËp lôt lu vùc s«ng K«n, Hµ Thanh n¨m 2003 ............................... 66 H×nh 3-15: B¶n ®å ngËp lôt lu vùc s«ng K«n, Hµ Thanh n¨m 2009 ............................... 67 H×nh 3-16: B¶n ®å hiÖn tr¹ng ngËp lín nhÊt vïng h¹ lu s«ng K«n - Hµ Thanh trËn lò n¨m 2003 ........................................................................................................................ 68 H×nh 3-17: B¶n ®å hiÖn tr¹ng ngËp lín nhÊt vïng h¹ lu s«ng K«n - Hµ Thanh trËn lò n¨m 1999 ........................................................................................................................ 69 H×nh 3-18: B¶n ®å hiÖn tr¹ng ngËp lôt n¨m 2009 ®îc chiÕt t¸ch tõ ¶nh ALOS- PALSAR......................................................................................................................... 73 H×nh 3-19: B¶n ®å hiÖn tr¹ng ngËp lôt n¨m 2009 ®îc chiÕt t¸ch tõ ¶nh ALOS- PALSAR trªn nÒn ¶nh SPOT........................................................................................... 74 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU B¶ng 2-1: Danh môc c¸c s¶n phÈm ¶nh vÖ tinh SPOT 5................................................... 23 B¶ng 2-2: Th«ng sè cña ¶nh ALOS PALSAR.................................................................. 24 B¶ng 3-1: B¶ng c¸c th«ng sè ®Çu vµo cña m« h×nh thuû v¨n MIKE11 ®îc chiÕt t¸ch tõ t liÖu viÔn th¸m: ............................................................................................................ 51 B¶ng 3-2: DiÖn tÝch c¸c lu vùc bé phËn trªn lu vùc s«ng K«n - Hµ Thanh.................... 53 B¶ng 3-3: Quan hÖ tæng lîng ma trËn c¸c tr¹m trong lu vùc s«ng K«n- Hµ Thanh trong trËn lò 2003 (14-21/X/2003) .................................................................................. 56 B¶ng 3- 4: Cao ®é mùc níc lín nhÊt t¹i c¸c « ruéng tÝnh to¸n tõ trËn ma n¨m 1999 .... 60 B¶ng 3- 5: Cao ®é mùc níc lín nhÊt t¹i c¸c « ruéng tÝnh to¸n tõ trËn ma n¨m 2003 .... 62 B¶ng 3- 6: DiÖn tÝch t¬ng øng víi ®é s©u ngËp n¨m 1999 .............................................. 63 B¶ng 3- 7: DiÖn tÝch t¬ng øng víi ®é s©u ngËp n¨m 2003 .............................................. 64 3
LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất tới TS. Nguyễn Xuân Lâm, Giám đốc Trung tâm Viễn thám Quốc gia, người thầy đã nhiệt tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ, nhân viên Trung tâm Thu nhận và Xử lý ảnh viễn thám, Trung tâm Viễn thám Quốc gia đã giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập tư liệu, thực hiện đề tài. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo, cán bộ Khoa Địa Lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, cùng các học viên cao học lớp K8 Bản đồ viễn thám và GIS. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, nhưng người luôn động viên, sát cánh bên tôi trong suốt quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn! 4
MỞ ĐẦU C«ng nghÖ ViÔn th¸m trong nhiÒu thËp kû qua ®· ®îc sö dông ®Ó theo dâi vµ qu¶n lý c¸c nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn rÊt h÷u hiÖu. NhiÒu lo¹i t liÖu ViÔn th¸m ®· ®îc sö dông réng r·i nh: LANDSAT, SPOT, RADARSAT. C¸c vÖ tinh ngµy cµng ®îc hoµn thiÖn: c¸c bé c¶m ngµy cµng ®îc c¶i tiÕn, víi c¸c tÝnh n¨ng kü thuËt kh«ng ngõng ®îc n©ng cao nh ®é ph©n gi¶i kh«ng gian, ®é ph©n gi¶i phæ, kh¶ n¨ng lo¹i trõ nhiÔu, kh¶ n¨ng n¾n chØnh h×nh häc. Cïng víi tiÕn bé nh¶y vät cña c«ng nghÖ th«ng tin ®· xuÊt hiÖn hµng lo¹t c¸c phÇn mÒm dïng ®Ó xö lý vµ khai th¸c th«ng tin vÖ tinh víi tèc ®é cao vµ ®é chÝnh x¸c ngµy cµng cao. Nh÷ng th«ng tin ®ång bé lÊy ®îc tõ t liÖu viÔn th¸m gióp Ých rÊt nhiÒu cho viÖc cËp nhËt vµ lµm míi c¬ së d÷ liÖu dïng cho c«ng t¸c theo dâi, qu¶n lý tµi nguyªn vµ sö dông h÷u Ých nhÊt. §Æc biÖt trong thêi gian tíi khi tr¹m thu ¶nh vÖ tinh cña trung t©m ViÔn th¸m ®i vµo ho¹t ®éng th× nguån d÷ liÖu ¶nh vÖ tinh sÏ chñ ®éng vµ phong phó h¬n, gióp Ých rÊt nhiÒu trong gi¸m s¸t thiªn tai vµ qu¶n lý tµi nguyªn. Trong những năm gần đây ở Việt Nam liên tục xảy ra ngập lụt gây thiệt hai lớn về tài sản và con người, đặc biệt là các tỉnh miền Trung trong đó có Bình Định. Do vậy việc thành lập bản đồ hiện trạng ngập lụt là rất cần thiết, để xây dựng bản đồ hiện trạng ngập lụt thì việc sử dụng công nghệ phù hợp nhất hiện nay là ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý (GIS). Và đó là lý do em chọn đề tài "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn – Hà Thanh, tỉnh Bình Định” cho luận văn tốt nghiệp của mình. 1. Môc tiªu nghiªn cøu - Tìm hiểu khả năng của ảnh SPOT5, một số loại ảnh vệ tinh khác và mô hình thuỷ văn thuỷ lực cho nghiên cứu ngập lụt. - Nghiên cứu khả năng cung cấp thông số đầu vào cho mô hình thuỷ văn thuỷ lực từ tư liệu viễn thám. - Thực nghiệm tài lưu vực sông Kôn – Hà Thanh, tỉnh Bình Định. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu quy trình kết hợp viễn thám và mô hình thủy văn thủy lực cho nghiên cứu ngập lụt. - Nghiên cứu chiết tách một số thông số đầu vào cho mô hình MIKE11 từ tư liệu viễn thám. 5
- Nghiên cứu chiết tách vết ngập lũ từ ảnh vệ tinh RADAR. 3. Phạm vi nghiên cứu 3.1. Phạm vi về mặt khoa học: nghiên cứu ứng dụng kết hợp công nghệ viễn thám và mô hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập bản đồ hiện trạng ngập lụt. 3.2. Phạm vị về lãnh thổ: Thử nghiệm tại lưu vực sông Kôn – Hà Thanh tỉnh Bình Định. 4. Các kỹ thuật sử dụng 4.1. Kỹ thuật sử dụng - Các kỹ thuật xử lý ảnh vệ tinh - Các kỹ thuật chiết xuất thông tin ảnh viễn thám - Các kỹ thuật GIS - Các kỹ thuật phân tích thống kê 4.2. Các phần mềm sử dụng - Phần mềm Envi. - Phần mềm Microstation. - Phần mềm ArcGIS - Phần mềm MIKE11, SWAT2000. 5. Tài liệu sử dụng để thực hiện luận văn - Ảnh ALOS PALSAR độ phân giải 6,25m - Ảnh SPOT 5 độ phân giải 2.5m - Ảnh ASTER độ phân giải 15m - Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25 000, 1:50 000 6. Kết quả nghiên cứu của luận văn - B¸o c¸o ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng øng dông c«ng nghÖ ViÔn th¸m vµ GIS phôc vô gi¸m s¸t ngËp lôt. - B×nh ®å ¶nh vÖ tinh tû lÖ 1: 50.000. - Mét sè b¶n ®å chuyªn ®Ò nh b¶n ®å hiÖn tr¹ng ngËp lôt, b¶n ®å nguy c¬ ngËp lôt. 6
CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT 1.1. Bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt Từ trước đến nay việc xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt ở Việt Nam thiếu rất nhiều các tư liệu mang tính thời sự và cũng chưa có các phương pháp tốt để thực hiện. Việc lập bản đồ nguy cơ ngập lụt ở nước ta trong thời gian ngắn, xây dựng phương pháp mới để thành lập bản đồ nguy cơ ngập lụt nhằm dự báo, giám sát lũ lụt một cách nhanh chóng và thuận tiện, đảm bảo độ chính xác cao đang là yêu cầu cấp bách cần nghiên cứu. Bản đồ nguy cơ ngập lụt là một hình thức biểu thị một cách trực quan và để sử dụng được thuận lợi các kết quả phân tích nguy cơ lũ lụt trong một vùng nào đó. Trong quản lý lũ lụt tại Việt Nam hiện tạo phổ biến bốn loại tài liệu bản đồ sau đây: 1- Bản đồ hiện trạng ngập lụt: Là loại bản đồ ngập vẽ lại một trận lụt đã qua. Phương pháp thường dùng hiện nay để thành lập bản đồ ngập lụt là: - Dựa trên các vết lũ lớn nhất đã khảo sát được để lập bản đồ ngập, sau đó dựa vào phần mềm, công nghệ DEM để xác định bản đồ diện ngập và độ sâu ngập cho toàn khu vực. - Nếu thiếu các vết lũ (thực tế là phổ biến vì diện ngập các lưu vực sông lại quá lớn) phương pháp phổ biến là dùng mô hình thủy văn, thủy lực để mô phỏng lại lũ đã tràn qua, căn cứ vào các vết lũ đo đạc thực địa để hiệu chỉnh và khôi phục cao độ các vết lũ để cung cấp dữ liệu cho DEM. 2- Bản đồ dự báo ngập lụt: Là loại bản đồ dự báo ngập lụt khi chưa diễn ra lụt. Loại sản phẩm này rất cần trong thực tế phòng tránh lũ ở Việt Nam và cả trên thế giới. Phương pháp thành lập phù hợp nhất là sử dụng mô hình thủy lực để tính toán, mô phỏng. Cách thực hiện là phải dự báo lượng mưa ở các trạm đo trong lưu vực và tính toán dòng chảy trong mạng sông-ruộng để xác định mức nước, độ sâu các vị trí. 3- Bản đồ ngập lụt thiết kế: Là loại bản đồ dùng trong thiết kế công trình ứng với từng chu kỳ tái hiện (100, 50, 20, 10, 5 năm). Bản đồ này được tính toán từ trận mưa thiết kế của từng trạm đo mưa từ chuỗi tài liệu thực đo. Phương pháp xây dựng bản đồ này hiện nay là sử dụng mô hình thủy lực. Đối với bản đồ nguy cơ ngập theo tần xuất và các cấp báo động lũ thì phương pháp tính toán thủy lực là công cụ được sử dụng nhiều nhất. 7
Với các phương pháp trên, độ chính xác phụ thuộc vào số lượng các vết lũ, mức độ chi tiết của bản đồ nền địa hình và đặc điểm thủy văn, thủy lực của lưu vực sông. Mức độ chính xác chủ yếu được đánh giá qua kiểm tra thực địa – một công việc rất mất nhiều thời gian, tiền bạc nên nhiều khi cũng không được xem xét kỹ. 4- Bản đồ hiện trạng ngập chụp ảnh viễn thám: Thực chất đây là bản đồ ngập hiện trạng vì chỉ chụp được hình ảnh vùng ngập lụt vào thời điểm chụp ảnh. Tuy nhiên, việc lập bản đồ ngập lụt ở Việt Nam hiện nay còn nhiều bất cập trong việc thu thập đủ số liệu, thiếu bản đồ địa hình tỷ lệ lớn để cập nhật hiện trạng và chưa có công nghệ so sánh từ ảnh viễn thám để so sánh, hiệu chỉnh. Quản lý ngập lụt bao gồm cả công việc chuẩn bị trước ngập lụt xảy ra, trong quá trình ngập lụt và sau khi ngập lụt đã diễn ra. Phục vụ cho quản lý ngập lụt một cách hiệu quả đòi hỏi nhiều loại bản đồ khác nhau. Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong quản lý ngập lụt, hiện nay thường quan tâm sản xuất các loại bản đồ chuyên đề sau: - Bản đồ khả năng ngập: là loại bản đồ được tính toán, thành lập từ mô hình số độ cao hoặc sử dụng mô hình thủy lực. Trên bản đồ này thể hiện các vùng có thể ngập nước theo dòng chảy khi xảy ra lũ lụt. - Bản đồ tổn thương ngập lụt: là loại bản đồ khu vực nghiên cứu, trên đó thể hiện tất cả các đối tượng địa hình, giao thông, dân cư, kinh tế-xã hội chịu tác động dễ bị tổn thương khi xảy ra lũ. - Bản đồ nguy cơ ngập lụt: là bản đồ kết quả tích hợp của bản đồ tổn thương và bản đồ khả năng ngập lụt được chạy từ các mô hình dự báo hoặc từ các vết lũ lịch sử. Bản đồ này cho thấy các vùng có nguy cơ ngập lụt cao khi xảy ra lũ lụt và các đối tượng dễ bị tổn thương, bị chịu tác động của ngập lụt cần được bảo vệ hoặc có biện pháp phong tránh tổn thương. Trên đây là các bản đồ chuyên đề phục vụ khâu chuẩn bị ứng phó trước khi ngập lụt xảy ra. Khi ngập lụt đã và đang xảy ra, cần sản xuất và cung cấp nhanh chóng bản đồ hiện trạng ngập lụt phục vụ nắm bắt tình hình ngập, đánh giá sơ bộ tình trạng thiệt hại và lập kế hoạch ứng cứu. Vì vậy rất cần thiết tiến hành nghiên cứu công nghệ thành lập nhanh bản đồ hiện trạng ngập lụt sử dụng ảnh viễn thám, nhất là ảnh RADAR vì loại ảnh này ít chịu ảnh hưởng của mây. 8
Sau khi ngập lụt đã xảy ra, cần cung cấp nhanh chóng bản đồ hiện trạng sau lụt để tiến hành đánh giá tổn thất, lập kế hoạch ứng cứu và chỉ đạo ứng cứu phục hồi, khắc phục hậu quả của lũ lụt. Một đặc điểm quan trọng của các loại bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt là đòi hỏi quy trình cung cấp nhanh sản phẩm, diện bao quát trên vùng rộng lơn. Để đáp ứng những đòi hỏi cơ bản này thì công nghệ viễn thám và GIS tỏ ra phù hợp hơn cả và phát huy được các thế mạnh của công nghệ mới, cung cấp thông tin nhanh, chính xác và tổng thể trên diện rộng. 1.2. Các phương pháp nghiên cứu 1.2.1. Phương pháp tổng hợp và kế thừa - Thu thập tài liệu đã có liên quan tới các phương pháp và nội dung của luận văn. - Phân tích lựa chọn các phương pháp nghiên cứu phù hợp. - Phân tích, tổng hợp các kết quả nghiên cứu, các tư liệu liên quan đến nội dung của luận văn. 1.2.2. Phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám Công nghệ giải đoán ảnh: xử lý ảnh số, chiết tách thông tin, cung cấp dữ liệu đầu vào: mạng lưới thủy văn, hiện trạng lớp phủ bề mặt, thành lập bản đồ ngập lụt... 1.2.3. Phương pháp hiện chỉnh dữ liệu địa hình (phân bố dân cư, giao thông...) để cho ra bản đồ nền địa lý. 1.2.4. Phương pháp tích hợp thông tin khi xây dựng cơ sở dữ liệu GIS Công dụng của GIS: Xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL), quản lý thông tin hiện trạng ngập, phân tích thông tin và đề xuất giải pháp, đánh giá tình hình ngập lụt, đánh giá tổn thất sau thiên tai. 1.2.5. Phương pháp kết hợp ứng dụng tư liệu viễn thám và GIS - Các phương pháp giải đoán và chiết tách thông tin từ ảnh vệ tinh bao gồm phương pháp phân loại tự động, bán tự động (có giám định), giải đoán bằng mắt và điều vẽ trực tiếp trên máy tính, điều vẽ bằng mắt trên ảnh in ra kết hợp với các tư liệu bổ sung. - Các lớp thông tin được chiết tách ra từ ảnh vệ tinh được số hóa và chuẩn hoá. - Sử dụng các công cụ GIS để chồng lớp thông tin lên bản đồ nền để thành lập bản đồ nguy cơ ngập lụt. 9
1.2.6. Phương pháp phân tích thống kê - Các số liệu thống kê thu thập được từ các cơ quan lưu trữ đầu ngành qua quá trình xử lý, phân tích sẽ bổ sung thêm nội dung cho bản đồ hiện trạng ngập lụt và là cơ sở để đánh giá các thông tin thu được từ bản đồ mới thành lập. - Các số liệu thống kê thu được từ phân tích các thông tin là cơ sở để đánh giá và quy hoạch. 1.2.7. Phương pháp phân tích đa thời gian - Phần lớn các tài liệu, tư liệu hiện có được thu thập và thành lập ở nhiều thời điểm khác nhau, nên cần có quá trình nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng những thông tin đa thời gian này. - Các thông tin đa thời gian qua quá trình phân tích sẽ cho thấy xu thế biến động của các hiện tượng, đối tượng bề mặt. Thông tin này không chỉ hữu ích cho việc thành lập các bản đồ biến động mà còn là dấu hiệu điều vẽ quan trọng để xác định các đối tượng hiện trạng có trên tư liệu ảnh vệ tinh mới. 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong khu vực Trong khoảng chục năm trở lại đây, những trận lụt xảy ra ngày càng tăng với cường độ mạnh như ở Trung Quốc (1998), Tây Âu (1998,2000), CH Séc (2002), Băng La Đét (2001), vùng Viễn Đông thuộc Nga (2002). Ngập lụt là một trong những thảm họa thiên nhiên tác động bao trùm khu vực rộng lớn. Do mật độ dân cư sống dọc theo những dòng sông rất cao và là khu vực có hoạt động sản xuất kinh tế tập trung đặc biệt là ở các nước châu Á như Băng la đét, Trung Quốc, Ấn Độ , Việt Nam,...., nên nạn lụt gây ra những mất mát khổng lồ cả về tài sản cũng như cướp mất cuộc sống của rất nhiều người hàng năm. Sau đây là một số thông tin về các nghiên cứu ở một số nước trên thế giới về quản lý lũ lụt. Băng la đét đã xây dựng thành công hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở sử dụng mô hình thủy văn, thủy lực MIKE11 (của Đan Mạch) dưới sự trợ giúp của UNDP/WMO kết hợp với sử dụng tư liệu viễn thám GMS, NOAA-12 và NOAA-14. Hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt này được áp dụng cho vùng lãnh thổ rộng 82.000 km2, trên đoạn dài 7.270 km sông, 195 nhánh, sử dụng 30 trạm giám sát. Trung Quốc đã xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở sử dụng tư liệu viễn thám FY-II, OLR, GPCP, ERS-II, SSM/I. Tại Trung Quốc, trong 10
vài năm gần đây, ngày càng có nhiều dấu hiệu cho thấy sự không bền vững trong sử dụng tài nguyên nước và các hệ sinh thái tại các lưu vực sông. Nhận thức được vấn đề này, Ủy ban Hợp Tác Quốc Tế về Môi Trường và Phát Triển Trung Quốc (CCICED) đã đề xuất áp dụng quản lý tổng hợp lưu vực sông tại Trung Quốc dựa trên cách tiếp cận hệ sinh thái. Ấn Độ bắt đầu xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt từ năm 1959 cho lưu vực sông Hằng. Hiện nay ở Ấn Độ có 145 trung tâm dự báo, 500 trạm khí tượng, 350 trạm thủy văn phục vụ cho vùng lưu vực rộng 240.000 km2, sử dụng khả năng thông tin của các tư liệu ảnh vệ tinh IRS, TM Landsat-5, ERS, RADASAT. Một số nước thuộc châu Phi sử dụng mô hình thủy văn FEWS NET kết hợp với hệ thống thông tin địa lý GIS để xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt cho 5.600 vùng hạ lưu với sự trợ giúp xây dựng của tổ chức USGS/EROS. Nhận thức tầm quan trọng của việc quản lý thiên tai ngập lụt, năm 2002 Đại sứ quán Cộng hòa Pháp tại Hà Nội đã tổ chức Hội thảo Việt-Pháp với chủ đề “ Quản lý lưu vực sông và phòng ngừa lụt lội”. Tại hội thảo này các cơ quan quản lý, viện nghiên cứu, công ty của Pháp đã trao đổi kinh nghiệm quản lý ngập lụt trong lưu vực sông. Trong hội thảo nói trên hãng cung cấp ảnh vệ tinh SPOT của Pháp SPOT IMAGE đã trình bày các kinh nghiệm ứng dụng ảnh vệ tinh cho việc giám sát hiện tượng ngập lụt. Mô hình tổ chức quản lý lưu vực sông Seine (Pháp). Cơ cấu tổ chức quản lý lưu vực sông Seine là mô hình quản lý tài nguyên nước khá hoàn thiện (quản lý đến từng tiểu lưu vực của hệ thống sông Seine) với sự tham gia chặt chẽ của các ngành, các địa phương và cộng đồng dân cư trong lưu vực. Tại Mỹ, để quản lý chất lượng nước sông (lưu vực sông Minnesota) các nhà quản lý cho rằng: vấn đề ô nhiễm nước của sông Minnesota không thể giải quyết triệt để nếu chỉ quan tâm đến việc kiểm soát nguồn nước thải tập trung mà bỏ qua nguồn nước thải phân tán. Tại Brazil, để phục hồi chất lượng nước sông Tiete, tháng 9 năm 1991 chính phủ Brazil đã triển khai dự án làm sạch sông, hồ chức trong lưu vực sông. Một trong những nhiệm vụ quan trong là kiểm soát rác thải từ hoạt động công nghiệp. Thái Lan, là một nước nằm trong khu vực Đông Nam Á, có nhiều điểm tương đồng về điều kiện tự nhiên với Việt Nam. Viễn thám đã được ứng dụng ở Thái Lan 11
trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, lâm nghiệp, môi trường và thảm họa thiên nhiên, quy hoạch đô thị,.... Viễn thám đã được phát triển ở Thái Lan từ đầu những năm 80 của thế kỷ trước và trong vòng hơn 20 năm qua, trình độ viễn thám ứng dụng ở Thái Lan đã phát triển tương đối cao trong khu vực. GISTDA là một tổ chức chính phủ trực thuộc Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường Thái Lan, có mục đích phát triển công nghệ vũ trụ và địa tin học ứng dụng cho các ngành kinh tế. GISTDA đã hợp tác với các nước có công nghệ phát triển như Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Nga để phát triển công nghệ vũ trụ, viễn thám và công nghệ thông tin. Một số nghiên cứu về ngập lụt ở Thái Lan như “Dự án phát triển hệ thống cảnh báo ngập lụt cho vùng lòng chảo Chao Phraya” đã được báo cáo kết quả ở hội nghị quốc tế Kyoto-Nhật Bản vào tháng 5/2004. Hệ thống này phát triển nhằm mục đích cảnh báo sớm cho các cộng đồng dân cư dọc theo vùng lòng chảo tránh lũ khi có mưa lớn ở thượng nguồn, dựa trên việc thiết kế và xây dựng một hệ thống truyền dữ liệu thực địa liên tục tự động từng 10 phút để phân tích và dự báo lũ. Nghiên cứu ngập lụt ở sông Mae Chaem thuộc tỉnh Chiêng Mai-Thái Lan, sử dụng mô hình thủy lực HEC-RAS và khảo sát thực địa nhờ các trạm đo D-GPS để xây dựng các mặt cắt sông và vết lũ năm 2001 để hiệu chỉnh mô hình. GISTDA cũng đã áp dụng ảnh vệ tinh Landsat 5 TM để xác định vùng ngập lụt cho các lưu vực sông vùng phía Bắc của Thái Lan như sông Songkram, vùng ngập lụt thuộc tỉnh Sukotha. 1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước Ngập lụt là hiện tượng thường xảy ra ở Việt Nam. Quy mô gây thiệt hại và tần xuất xuất hiện lũ có xu hướng ngày càng gia tăng trong những năm gần đây. Chính phủ Việt Nam rất quan tâm đến vấn đề giám sát diễn biến của ngập lụt nhằm phòng chống và giảm nhẹ tác hại ở mức độ thấp nhất. Có rất nhiều các nghiên cứu về ngập lụt ở Việt Nam trên các lưu vực ở các hệ thống sông lớn như đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long và các hệ thống sông ở Trung Bộ - Việt Nam. Công tác xây dựng bản đồ ngập lụt ở nước ta thực sự mới được chú ý sau trận lũ lịch sử ở một số tỉnh miền Trung năm 1999. Một số đề tài nghiên cứu khoa học ở nhiều cấp đã được triển khai. Dưới đây giới thiệu một số đề tài nghiên cứu tiêu biểu cho khu vực miền Trung. 12
Đề tài 1: “Điều tra nghiên cứu và cảnh báo ngập lụt phục vụ phòng tránh thiên tai ở các lưu vực sông miền Trung” do Viện Khí tượng Thủy văn thực hiện năm 1999-2002. - Nội dung: Lập bản đồ ngập lụt cho 4 lưu vực sông chính: sông Hương (Huế), sông Thu Bồn (Quảng Nam), sông Vệ (Quảng Ngãi) và sông Kôn-Hà Thanh (Bình Định). - Loại bản đồ đã lập: Bản đồ hiện trạng lũ năm 1999 và các bản đồ ngập úng với các chu kỳ tái hiện khác nhau. - Phương pháp lập: Sử dụng số liệu thực đo và điều tra bổ sung sau đó sử dụng mô hình DEM để xây dựng bản đồ ngập. Đề tài 2: “ Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp tổng thể dự báo phòng tránh ngập lụt ở các tỉnh miền Trung” do Viện Địa lý, Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia thực hiện năm 2000-2004. - Nội dung của đề tài: Lập bản đồ ngập lụt cho các lưu vực sông chính: sông Hương, sông Thu Bồn, sông Vệ, sông Cái, sông Kôn-Hà Thanh. - Loại bản đồ đã lập: Bản đồ hiện trạng lũ 1999 và một số bản đồ ngập lụt ứng với các chu kỳ tái hiện. - Phương pháp lập: Sử dụng số liệu đo và điều tra bổ sung. Đề tài 3: “ Nghiên cứu xây dựng tập bản đồ ngập lụt tỉnh Thừa Thiên – Huế” do Viện Địa lý, Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia thực hiện năm 1999- 2001. - Nội dung: Lập bản đồ ngập lụt cho các lưu vực sông Hương (Thừa Thiên – Huế). - Loại bản đồ đã lập: Bản đồ hiện trạng lũ năm 1999 tỷ lệ 1: 50 000 và bản đồ cảnh báo ngập lụt cho lưu vực sông Hương. - Phương pháp lập: Sử dụng số liệu thực đo và điều tra bổ sung. - Nhược điểm: Sử dụng bản đồ tỷ lệ nhỏ, số liệu các vết lũ ít nên không phản ánh chi tiết các khu vực ngập. Đề tài 4: “ Lập bản đồ ngập lụt cho 7 tỉnh miền Trung” do Trung tâm Tư vấn và Hỗ trợ Công nghệ KTTV (UNDP tài trợ). - Nội dung: đã lập được bản đồ ngập lụt cho các lưu vực sông Hương (Thừa Thiên – Huế), sông Thu Bồn-Vũ Gia (TP Đà Nẵng, Quảng Nam). 13
- Loại bản đồ đã lập: Bản đồ ngập lụt hiện trạng lũ năm 1999 tỷ lệ 1: 25 000, 1: 10000 và bản đồ nguy cơ ngập lụt ứng với các chu kỳ tái hiện. - Phương pháp lập: Sử dụng số liệu đo và điều tra thực địa bổ sung có kết hợp với mô hình số độ cao để lập bản đồ ngập. Đề tài 5: “ Hợp tác nghiên cứu kinh nghiệm của Thái Lan ứng dụng công nghệ viễn thám phục vụ công tác quản lý tài nguyên và môi trường Việt Nam, trước hết đối với tài nguyên đất và nước” - TS.Nguyễn Xuân Lâm - Trung tâm Viễn thám quốc gia, 2005-2006. 1.5. Một số mô hình toán học trong nghiên cứu ngập lụt Để phòng tránh lũ lụt, ngày nay người ta cũng áp dụng các mô hình thủy văn để mô hình hóa quá trình xảy ra lũ, dựa vào đó để dự báo hiện tượng lũ lụt. Vận hành mô hình thủy văn cần thiết phải xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình và cung cấp các thông số đo đạc về thủy văn cho đầu vào của mô hình. Cơ sở dữ liệu địa hình càng chính xác thì việc tính toán dự báo theo mô hình càng có độ chính xác. Các thông số thủy văn cung cấp để tính toán càng sát thời gian thực càng đem lại kết quả dự báo chính xác. Một mặt khác các thông số của mô hình cũng phải được hiệu chỉnh thích hợp với các CSDL. 1.5.1. Mô hình thủy văn HEC-HMS Mô hình toán thủy văn HEC-HMS (HEC-Hydrologic Modeling System) của Hiệp hội các kỹ sư quân sự Hoa Kỳ là thế hệ phần mềm kế tiếp về tính toán mưa-dòng chảy được thay thế cho mô hình HEC-1 bằng giao diện Windows.[10] Cơ sở khoa học của mô hình HEC-HMS: Mô hình HEC-HMS được sử dụng để mô phỏng quá trình mưa-dòng chảy khi nó xảy ra trên một lưu vực cụ thể. Ta có thể biểu thị mô hình bằng sơ đồ sau: Ma (X) ----------> Dßng ch¶y (Y) -------------> §êng qu¸ tr×nh lò Tæn thÊt(P) §êng lò ®¬n vÞ (Q~t) Y=X-P qp Ta có thể hình dung bản chất của sự hình thành dòng chảy của một trận lũ như sau: Khi mưa bắt đầu rơi cho đến một thời điểm ti nào đó, dòng chảy mặt chưa được hình thành, lượng mưa ban đầu đó tập trung cho việc làm ướt bề mặt và thấm. Khi cường độ mưa vượt quá cường độ thấm (mưa hiệu quả) thì trên bề mặt bắt đầu hình thành dòng chảy, chảy tràn trên bề mặt lưu vực, sau đó tập trung vào mạng lưới sông 14
suối. Sau khi đổ vào sông, dòng chảy chuyển động về hạ lưu, trong quá trình chuyển động này dòng chảy bị biến dạng do ảnh hưởng của đặc điểm hình thái và độ nhám lòng sông. 1.5.2. Mô hình toán thủy lực mạng sông HEC-RAS Mô hình toán thủy lực HEC-RAS (HEC-River Analysis System) của hiệp hội các kỹ sư quân sự Hoa Kỳ là thế hệ phần mềm kế tiếp về mô hình phân tích hệ thống sông được phát triển bằng giao diện trong Windows. Cơ sở khoa học và lý luận của mô hình thủy lực HEC-RAS: Cơ sở khoa học của mô hình thủy lực HEC-RAS là tạo ra một công cụ có khả năng mô phỏng sự vận chuyển nước và diễn biến mực nước trong sông trên cơ sở giải hệ phương trình Saint-Venant 1 chiều. Hệ phương trình Saint-Venant trong mô hình HEC-RAS bao gồm hệ hai phương trình: phương trình liên tục và phương trình động lượng. 1.5.3. Giới thiệu về phần mềm SWAT2000 Đây là một modul phần mềm chạy trên nền ARCVIEW sử dụng giao diện đồ họa của phần mềm SWAT. SWAT là một phần mềm được phát triển nhằm dự đoán những ảnh hưởng của việc sử dụng đất đai, các lớp trầm tích, các lưu vực sông phức tạp đến sự thay đổi của đất đai, đất sử dụng và các điều kiện quản lý trong khoảng thời gian dài. Đây là mô hình vật lý kết hợp các đẳng thức hồi quy để mô tả mối quan hệ giữa sự thay đổi của dữ liệu đầu vào và đầu ra. SWAT đòi hỏi các thông tin cụ thể về thời tiết, tính chất của đất, địa hình, thực phủ và các hoạt động quản lý đất trong vùng lưu vực. SWAT được dùng để tính toán các lưu vực sông dựa trên mô hình số địa hình và hệ thống thủy văn có sẵn nhằm phản ánh khả năng phản ứng của lưu vực với mưa. Mô hình SWAT cho phép tính toán các lưu vực dựa trên các điểm outlet (là các điểm khống chế lưu vực, thường nằm ở ngã 3 sông suối), điều này cho phép người dùng có thể hiệu chỉnh, phân tách các lưu vực hoặc tổng hợp các lưu vực nhỏ thành lưu vực lớn hơn. 15
H×nh 1 -1: S¬ ®å c¸c chøc n¨ng cña SWAT 1.5.4. Giới thiệu về hệ thống phần mềm MIKE Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng các phần mềm để đánh giá và phân tích các vấn đề về chất lượng và số lượng nước, đây là các phần mềm hữu ích trong công tác lập kế hoạch phát triển và quản lý nguồn nước theo quan điểm bền vững. Các sản phẩm chính bao gồm: MIKE11 – Mô hình thủy lực 1 chiều (1-D) MIKE NAM – Mô hình thủy văn MIKE11 là một mô hình hệ thống sông thông dụng nhất trên thế giới. Mô hình được xây dựng và phát triển trên 20 năm và đã được áp dụng cho các sông, vùng ven biển, hồ chứa, hệ thống sông ở hơn 100 nước trên thế giới. MIKE11 là một mô hình thủy động lực học một chiều dựa trên việc giải nghiệm của hệ phương trình Saint Venant, thêm vào đó là các modul phân tán, chất lượng nước, chuyển tải bùn cát, mưa- dòng chảy, mô hình sinh thái, dự báo lũ, mô hình vỡ đập,…. MIKE11 biểu diễn dưới dạng mô phỏng số của hầu hết các dạng quá trình dòng chảy của các sông. MIKE BASIN (mô hình lưu vực với giao diện GIS) với giao diện ARCVIEW GIS là một mô hình mô phỏng nguồn nước lưu vực sông. MIKE BASIN đòi hỏi với một số lượng lớn số liệu, với các modul tính toán đơn giản để đưa ra các kịch bản tính 16
toán các biến đổi của các đặc trưng dòng chảy theo không gian và thời gian, xác định các nhu cầu dùng nước, vận hành hồ chứa đa mục tiêu, công trình chuyển nước và đánh giá chất lượng nước. MIKE BASIN sử dụng giao diện GIS để tổ hợp CSDL, xác định lưu vực và trình diễn kết quả một cách thuận lợi cho người sử dụng. MIKE FLOOD (Mô hình mô phỏng lũ 1 và 2 chiều) là một công cụ tổng hợp để phân tích lũ. Nó kết hợp các mô hình thủy động lực học MIKE11 (1-D) và MIKE21 (2-D) với một giao diện thống nhất cho người sử dụng với GIS. Sự kết hợp này đem lại thuận tiện cho người sử dụng để có thể mô tả theo không gian cùng với các tính toán một chiều cho các vị trí phù hợp. MIKE FLOOD có thể sử dụng để phân tích các dạng: vùng đồng bằng, ảnh hưởng do bão, vỡ đập, tràn đê, mô phỏng lũ và hạn hán,…. MIKE SHE (Mô hình thủy văn tổng hợp) là một hệ thống mô hình thủy văn tổng hợp đa mục tiêu. Do đó, MIKE SHE không chỉ là một mô hình ba chiều, mô hình nước ngầm mà còn là các mô hình số mô phỏng dòng chảy tràn, dòng chảy tràn không bão hòa, mô hình lan truyền chất, mô hình điah hóa, mô phỏng các tác động nông nghiệp, bốc thoát hơi,…. MIKE11 và MOUSE có thể kết hợp sử dụng trong MIKE SHE để đưa ra một mô hình tổng hợp dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm trong hệ thống. 17
CHƯƠNG II : NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGẬP LỤT 2.1. Đặc tính kỹ thuật của tư liệu ảnh vệ tinh 2.1.1. Các đặc tính cơ bản của ảnh vệ tinh Ảnh viễn thám hiện nay có rất nhiều ưu việt có thể ứng dụng trong công tác quản lý ngập lụt. Những tính ưu việt cơ bản có thể nêu như sau:  Độ phủ ảnh: Đơn vị của tư liệu viễn thám thông thường được tính theo cảnh ảnh, một cảnh là một vùng không gian được bộ cảm viễn thám quan trắc trong một khoảng thời gian nhất định. Tùy theo loại bộ cảm và độ phân giải không gian, kích thước của một cảnh ảnh sẽ có độ lớn khác nhau. Ví dụ tư liệu ảnh SPOT có kích thước của một cảnh ảnh là 60 km x 60 km; ảnh IKONOS có kích thước của một cảnh ảnh nhiều khi chỉ khoảng 11 km x 11 km. Như vậy bề mặt đất cũng như các vấn đề liên quan như diện ngập lụt trong một cảnh có thể được quan sát trong một điều kiện gần như không đổi. Đó là một thuận lợi cơ bản của tư liệu viễn thám.Nếu chúng ta sử dụng các phương pháp khảo sát thực địa truyền thống thì để thu thập được các thông tin về ngập lụt trong khu vực tương đương một cảnh ảnh chúng ta sẽ phải cần một khoảng thời gian tương đối lớn, có thể nhiều ngày hoặc nhiều tháng. Hơn nữa vào thời điểm ngập lụt chúng ta không thể tiếp cận địa phương do điều kiện thời tiết mưa bão và nước ngập nhưng nếu sử dụng tư liệu viễn thám chúng ta vẫn có thể nghiên cứu được.  Khả năng chụp lặp: Do vệ tinh bay trong vũ trụ theo những quỹ đọa cố định nên sau một khoảng thời gian nhất định vệ tinh sẽ quay trở lại điểm quan sát ban đầu. Điều này cho phép chúng ta thực hiện các quan sát lặp lại đều đặn theo các khoảng thời gian định trước. Ví dụ như với vệ tinh SPOT thì khoảng thời gian này sẽ là 16 ngày. Tuy nhiên một số loại vệ tinh được trang bị bộ cảm có khả năng thay đổi góc quan sát do vậy khả năng thu lại tín hiệu không còn phụ thuộc quá nhiều vào quỹ đạo bay, thời gian chụp lặp do vậy có thể giảm đi. Ví dụ đối với bộ cảm SPOT chu kỳ lặp lại quỹ đạo là 16 ngày nhưng nếu sử dụng thiết bị định hướng của bộ cảm thì có thể thu lại tín hiệu sau 3-4 ngày.  Phải giải phổ lớn: 18