zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Xây dựng mô hình số độ cao (DEM) phục vụ thành lập bản đồ ngập lụt cho trận lũ năm 1999 hạ lưu lưu vực sông Hương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Báo xấu

66
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết giới thiệu về phương pháp và kết quả xây dựng bản đồ số độ cao DEM từ bản đồ địa hình bằng phần mềm ArcGIS phục vụ xây dựng bản đồ ngập lụt cho trận lũ xảy ra vào tháng XI năm 1999 trên lưu vực sông Hương.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng mô hình số độ cao (DEM) phục vụ thành lập bản đồ ngập lụt cho trận lũ năm 1999 hạ lưu lưu vực sông Hương

Nghiên cứu XÂY DỰNG MÔ HÌNH SỐ ĐỘ CAO (DEM) PHỤC VỤ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGẬP LỤT CHO TRẬN LŨ NĂM 1999 HẠ LƯU LƯU VỰC SÔNG HƯƠNG Nguyễn Thị Bích Ngọc, Hoàng Thị Nguyệt Minh, Trần Văn Tình Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tóm tắt Sông Hương là lưu vực quan trọng nhất của tỉnh Thừa Thiên Huế. Địa hình lưu vực chủ yếu là đồi núi bị chia cắt mạnh, độ dốc lớn, đồng bằng ven biển nhỏ hẹp. Lưu vực thường xuyên phải chịu ảnh hưởng bởi các trận bão lũ làm cho khu vực hạ lưu gây ngập lụt nghiêm trọng. Do đó, các biện pháp phòng tránh thiên tai cần phải được thực hiện để hạn chế tác hại do bão, lũ gây nên. Bài báo giới thiệu về phương pháp và kết quả xây dựng bản đồ số độ cao DEM từ bản đồ địa hình bằng phần mềm ArcGIS phục vụ xây dựng bản đồ ngập lụt cho trận lũ xảy ra vào tháng XI năm 1999 trên lưu vực sông Hương. Từ khóa: Bản đồ số độ cao, sông Hương, ngập lụt. Creating a Digital Elevation Model (DEM) to conduct the map of floods 1999 in the Hương river downstream Abstract The Huong River is the most important basin of Thua Thien Hue province. The topography of the basin primarily is the strong dissected hills, high slope, small and narrow coastal plains. The basin often aﬀected by typhoons and tropical depressions cause downstream areas of the Huong River often facing with extreme flooding in large area. Therefore, the natural disaster prevention measures to need to be taken to reduce the harm caused by the storm and flood. This paper introduces the method and result of creating digital elevation model based on large scale topography map by ArcGIS software to construct inundation mapping for flood in november 1999 for the Huong river basin. Keyword: A digital elevation model (DEM), Hương river, ﬂood. 1. Mở đầu của lưu vực là cửa Thuận An và cửa Tư Lưu vực sông Hương là một trong Hiền nhưng trước khi dòng chảy sông những lưu vực sông lớn của miền Hương đổ ra biển đã được điều hoà qua hệ thống đầm phá ven biển là Tam Trung, lưu vực nằm trọn trong tỉnh Giang, Thuỷ Tú và Cầu Hai [2]. Lưu Thừa Thiên Huế. Diện tích lưu vực vực Sông Hương là vùng giao tranh của sông Hương và các lưu vực phụ cận là các khối không khí lớn tràn đến từ các 3760 km2 (hình 1), trong đó diện tích phía kết hợp với điều kiện địa hình có lưu vực chính của sông Hương 2830 Đèo Ngang ở phía Bắc, Đèo Hải Vân ở km2 còn các lưu vực sông phụ cận có phía Nam, dãy Trường Sơn ở phía Tây tổng diện tích hơn 900 km2 bao gồm: và Biển Đông càng thể hiện rõ thêm sự Sông Nông, sông Cầu Hai, sông Truồi, biến động của của các hiện tượng: Bão, sông Phú Bài. Cửa thoát nước ra biển mưa lớn, gió nóng. 20 Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017
Nghiên cứu Địa hình trên lưu vực sông Hương lụt nhằm nâng cao nhận thức về mức tương đối phức tạp chủ yếu là đồi núi độ nguy hiểm của mưa lũ lụt cho cộng và đặc biệt ở khu vực cửa sông có hệ đồng khu vực bị ảnh hưởng và phục vụ thống đầm phá ven biển nên nếu lũ trên công tác cảnh báo phòng chống lũ. Tuy các sông thượng nguồn có pha trùng nhiên, các bản đồ số độ cao sẵn có ở khu nhau thì vùng đồng bằng hạ lưu bị ngập vực nghiên cứu chưa đáp ứng về mức sâu trên diện rộng gây thiệt hại nghiêm trọng cho người dân thuộc khu vực đó độ chi tiết và chính xác để phục vụ xây và đặc biệt là ở thành phố Huế. Do đó, dựng bản đồ ngập lụt, nên vấn đề xây cần có công cụ mang tính trực quan mô dựng bản đồ số độ cao cho lưu vực là tả quy mô và mức độ ảnh hưởng của lũ rất cần thiết. Hình 1: Lưu vực sông Hương và phụ cận [4] 2. Phương pháp thành lập bản định trên một không gian liên tục bởi đồ DEM tập hợp các giao tuyến độ cao. Gọi Z là 2.1. Khái niệm hằng số độ cao, Z sẽ là một hàm số ba biến Z = f(x, y, h). Trong hệ thông tin Mô hình số độ cao (Digital địa lý DEM được biểu diễn như một ma Elevation Model, DEM) là sự thể hiện trận độ cao [3]. bằng số độ cao của bề mặt đất, độ cao của tầng đất, của mực nước ngầm,… so 2.2. Các phương pháp thành với độ cao của mực nước biển. DEM lập DEM được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh Hiện nay có rất nhiều phương pháp vực: môi trường, địa lý, nghiên cứu tai để thành lập bản đồ DEM, trong đó có biến thiên nhiên,… Mô hình số độ cao những phương pháp chính như: Phương địa hình là phương pháp mô hình hoá pháp chụp ảnh lập thể, phương pháp và biểu diễn gần đúng địa hình bề mặt xây dựng DEM từ bản đồ địa hình và của khu vực nghiên cứu thông qua một phương pháp công nghệ giao thoa radar bề mặt mô phỏng từ một hàm số xác (InSAR): 21 Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017
Nghiên cứu lập thể sử dụng ảnh hàng không như ảnh vệ tinh, ảnh máy bay. Đặc điểm của ảnh này là có thể kết hợp thông tin ảnh của mặt đất kết hợp với mô hình số độ cao thành lập nên bản đồ 3 chiều chân thực về lớp phủ Trái đất. Các dạng DEM phổ biến loại này là DEM xây dựng từ vệ tinh ASTER và DEM từ vệ tinh SPOT. 2.2.2. Phương pháp xây dựng DEM từ bản đồ địa hình Bản đồ địa hình được thể hiện dưới dạng đường đồng mức và các điểm Hình 2: Vệ tinh chụp ảnh thu tín hiệu từ độ cao thường được xây dựng từ các Trái Đất để tạo DEM phương pháp quan trắc trắc địa được 2.2.1. Phương pháp chụp ảnh số hóa dưới dạng đường đồng mức, lập thể mỗi đường đồng mức thể hiện một giá Sử dụng các dụng cụ chuyên chụp trị cao độ trên bản đồ như trong hình 3. ảnh để thu thập dữ liệu của một vùng với Sử dụng công nghệ của hệ thống thông các giá trị thuộc tính không gian x, y, z tin địa lý GIS (Geographic Information của các điểm trên bề mặt quả đất. Đây là System) ta có thể xây dựng bản đồ mô phương pháp đòi hỏi số điểm kiểm soát hình số độ cao DEM từ các bản đồ địa nhiều và đòi hỏi kỹ thuật cao trong chụp hình dạng đường đồng mức và các điểm và xử lý ảnh. Những công cụ thường xây cao độ này bằng các phần mềm GIS như dựng DEM bằng phương pháp chụp ảnh Mapinfo, ArcGIS. Hình 3: Các điểm cao độ và đường đồng mức của bản đồ địa hình lưu vực sông Hương 22 Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017
Nghiên cứu 2.2.3. Phương pháp xây dựng DEM báo sử dụng phần mềm ArcGIS với số sử dụng công nghệ giao thoa Radar liệu đầu là các trị số độ cao địa hình và DEM được xây dựng chủ yếu dựa đường đồng mức được chiết xuất từ các trên đường đồng mức của các bản đồ đã mảnh bản đồ địa hình tỉ lệ lớn 1/2.000, được số hóa hoặc các kỹ thuật quan sát 1/5.000, 1/10.000 ở khu vực trung lưu lập thể của ảnh hàng không hay từ dữ và hạ lưu lưu vực để xây dựng DEM với liệu khảo sát địa hình thu trực tiếp từ kích thước ô lưới là 10 m x10 m. Bản đồ việc khảo sát thực địa của khu vực tương số độ cao xây dựng được sẽ là địa hình đối nhỏ. Trong những năm gần đây, đầu vào phục vụ tính toán xây dựng bản radar khẩu độ tổng hợp SAR (Synthetic đồ ngập lụt cho lưu vực sông Hương. Aperture Radar) đã được phát triển khá 2.3. Dữ liệu địa hình để xây dựng mạnh với ưu thế cho phép thu ảnh có DEM cho lưu vực sông Hương độ phân giải cao và từ hai ảnh thu được Địa hình là tài liệu quan trọng quyết bởi kỹ thuật SAR, có thể xây dựng được định mức độ chính xác khi xây dựng bản DEM dựa trên việc sử dụng thông tin đồ ngập lụt. Bài báo sử dụng các mảnh pha của tín hiệu radar. bản đồ có tỷ lệ lớn là 1/10.000, 1/5.000 Dựa trên các phương pháp xây dựng và 1/2.000 (bảng 1) để thành lập bản đồ bản đồ số độ cao, trong khuôn khổ bài số độ cao DEM cho lưu vực sông Hương. Bảng 1: Thông tin về bản đồ địa hình sử dụng để thành lập DEM Thời gian Cơ quan Cơ quan Hệ Hệ Lưới Tỉ Lệ Dạng thành lập thành lập cung cấp tọa độ độ cao chiếu (Năm) 1/10.000; Số có Bộ Tài Công ty Đo Quốc gia Quốc gia 1/5.000; đuôi 2006 nguyên và đạc Ảnh địa Hòn Dấu, UTM VN-2000 1/2.000 *.dgn Môi trường hình Hải Phòng 2.4. Các bước thực hiện và kết quả Sau đó, các đường đồng mức dạng Vectơ xây dựng bản đồ DEM cho lưu vực phải được gắn các giá trị độ cao tương sông Hương ứng. Các số liệu dạng Vectơ đã được gắn Việc tạo ra một bản đồ số độ cao các giá trị sau đó được chuyển đổi thành DEM từ một bản đồ địa hình theo các dạng lưới được phủ lên trên bởi một thuật đường đồng mức độ cao trên bản đồ địa toán nội suy. Cuối cùng, các giá trị độ cao hình được chuyển đổi ra DEM dạng số được ghi ra dưới dạng Raster dưới dạng liệu ﬂoat theo một quá trình gồm nhiều dữ liệu ﬂoat có đuôi *.ﬂt. bước (bảng 2). Trong ArcGIS các đường Quá trình các bước thực hiện để đồng mức độ cao dạng số có đuôi *.dgn xây dựng bản đồ số độ cao phục vụ tính đầu tiên phải chuyển thành dạng Vectơ. toán ngập lụt trong bảng 2: Bảng 2: Các bước thực hiện để xây dựng bản đồ số độ cao DEM từ bản đồ địa hình trong phần mềm ArcGIS Bước Nội dung các bước Lớp dữ liệu Chuyển đổi dữ liệu địa hình dạng số có đuôi *.dgn sang Điểm (point); Chú thích 1 định dạng xử lý được trong ARC GIS (dạng Personal (annotation); Đường (line) Geodatabase có đuôi *.mdb) và vùng (Polygon) 2 Gộp tất cả các mảnh bản đồ thành 1 ﬁle Điểm; Chú thích; Đường Chuyển lớp chú thích về các giá trị độ cao để gán vào lớp 3 Điểm; Chú thích dữ liệu điểm 23 Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017
Nghiên cứu Bước Nội dung các bước Lớp dữ liệu 4 Lọc các giá trị nằm trên đường đồng mức (∆H = 5 m) Điểm 5 Gán các giá trị độ cao vào đường đồng mức Chú thích, Đường Kết hợp các điểm độ cao và đường đồng mức để nội suy 6 Điểm; Đường thành dữ liệu lưới Raster 7 Chuyển đổi dữ liệu Raster sang dữ liệu ﬂoat có đuôi *.ﬂt Raster Kết quả xây dựng bản đồ DEM kích thước 10 m × 10 m được thể hiện ở hình 4. Bản đồ DEM này được sử dụng làm địa hình đầu vào xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng hạ lưu lưu vực sông Hương ở bước tiếp theo. Hình 4 : Kết quả DEM khu vực nghiên cứu xây dựng từ dữ liệu địa hình trong ArcGIS 3. Ứng dụng DEM để xây dựng XI năm 1999 và đánh giá với 18 vết lũ bản đồ ngập lụt lưu vực sông Hương điều tra. Về nguyên tắc cần phải tính toán Trước đây, các phiên bản HEC- xây dựng bản đồ ngập lụt với nhiều trận RAS từ 4.1 trở về trước chưa có khả lũ thực tế xảy ra trên lưu vực đã được năng tự tính toán độ sâu ngập, diện ngập hiệu chỉnh, kiểm định trong quá trình để xây dựng bản đồ ngập lụt mà cần diễn toán thủy lực kết hợp với các số phải thông qua modul HEC-GEORAS liệu điều tra vết lũ của các trận lũ đó để sử dụng để tích hợp giữa dữ liệu địa đánh giá mức độ chính xác của địa hình hình và kết quả mô phỏng thủy lực bằng DEM đã xây dựng được. Tuy nhiên, do HEC-RAS trên nền ArcGIS. Bắt đầu từ hạn chế về số liệu đo đạc điều tra vết phiên bản HEC-RAS 5.0 thì phần mềm lũ cũng như số liệu thống kê tình hình đã có khả năng tự thành lập bản đồ ngập lụt về lũ trên lưu vực, nên trong bài ngập lụt từ kết quả chạy thủy lực và địa báo chỉ tiến hành xây dựng bản đồ ngập hình DEM bằng tool RAS Mapper mà lụt cho trận lũ lịch sử xảy ra vào tháng không cần đến modul HEC-GEORAS. 24 Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017
Nghiên cứu Tuy nhiên, khi sử dụng công cụ RAS Bản đồ ngập lụt được xây dựng dựa Mapper để tính toán thì dữ liệu địa hình trên kết quả tính toán thủy lực cho hệ đưa vào phải ở đuôi (*.ﬂt). Lưới độ sâu thống sông Hương. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định và cho kết quả hợp lý, việc kết quả ngập tính toán ra được lưu trữ kết hợp với bản đồ số độ cao DEM 10×10 theo định dạng *.tif, dữ liệu diện ngập ở m để tính toán xây dựng bản đồ ngập lụt định dạng Shapeﬁle rất phù hợp để khi cho trận lũ năm 1999, được kết quả như sử dụng phần mềm GIS thành lập bản hình 5 thông qua tool RAS Mapper trong đồ ngập lụt. phần mềm HEC-RAS 5.0.3 [4]. Hình 5: Bản đồ ngập lụt lưu vực sông Hương trận lũ lịch sử tháng XI năm 1999 Hình 6: Cao trình mực nước thực đo và tính toán tại các điểm điều tra vết lũ 25 Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017
Nghiên cứu Kiểm tra lại kết quả xây dựng bản vụ cảnh báo ngập lụt cho lưu vực sông đồ ngập lụt bài báo so sánh kết quả tính Hương. Tuy nhiên, do hạn chế về số liệu toán với số liệu điều tra vết lũ thu thập nên nghiên cứu này cũng chỉ đánh giá được của trận lũ năm 1999 như trong thông qua với 18 điểm điều tra vết lũ hình 6. Kết quả kiểm tra về cao trình vị trí chủ yếu thuộc khu vực thành phố mực nước ngập tại 18 điểm điều tra vết Huế. Trong hướng nghiên cứu tiếp theo lũ thì giá trị giữa thực đo và tính toán là cần phải tính toán đánh giá thêm với các khá phù hợp. Sai số về mức ngập giữa trận lũ khác xảy ra trên lưu vực. tính toán và thực đo dao động chủ yếu TÀI LIỆU THAM KHẢO trong khoảng từ 0,03 ÷ 0,25 m. [1]. Phạm Văn Chiến, Trần Thục. 4. Kết luận Nghiên cứu dự báo lũ lưu vực sông Hương. Viện khí tượng thủy văn : Hội thảo khoa Bài báo đã xây dựng bản đồ số độ học lần thứ 9. cao địa hình (DEM) 10×10 m cho lưu vực [2]. Trường Đại học Thủy Lợi (2000) sông Hương từ các mảnh bản đồ địa hình Thuyết minh tổng hợp điều tra khảo sát lũ tỷ lệ lớn 1/2.000, 1/5.000 và 1/10.000 lịch sử hệ thống sông Hương - Tỉnh Thừa thông qua phần mềm ArcGIS 10.1 để Thiên Huế, Hà Nội. nâng cao mức độ chi tiết của địa hình và [3]. Đặng Thanh Mai (2010). Nghiên tăng cường mức độ chính xác cho bản đồ cứu ứng dụng mô hình WETSPA và ngập lụt được thành lập. DEM xây dựng HECRAS mô phỏng, dự báo quá trình lũ được là dữ liệu đầu vào phục vụ thành trên hệ thống sông Thu Bồn - Vu Gia, Trung lập bản đồ ngập lụt cho vùng hạ lưu lưu tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia. vực sông Hương ứng với trận lũ lịch sử [4]. Nguyễn Thị Bích Ngọc (2016), xảy ra vào tháng XI năm 1999. Nghiên cứu xây dựng bản đồ ngập lụt phục Bản đồ số độ cao DEM 10×10 m vụ cảnh báo lũ cho lưu vực sông Hương, kết hợp với kết quả tính toán thủy lực luận văn thạc sĩ, Trường đại học khoa học cho mạng lưới sông Hương xây dựng tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội. bản đồ ngập lụt lưu vực sông Hương. [5]. HEC (Hydrologic Engineering Kết quả bước đầu đánh giá với các điểm Center), (2016), HEC-RAS River Analysis điều tra vết lũ thu thập được trên lưu System, Applications guide. Hydrologic vực là khá phù hợp. Bản đồ ngập lụt Engineering Center. xây dựng được có thể đưa vào để phục BBT nhận bài: Ngày 5/7/2017; Phản biện xong: Ngày 5/8/2017 26 Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.