Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét tỉnh Sơn La

Sơn La là tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam thường xuyên xảy ra lũ quét. Lũ quét được hình thành do tác động tổng hợp của nhiều nhân tố như độ dốc địa hình, hiện trạng sử dụng đất, loại đất, độ che phủ rừng kết hợp với mưa lớn gây ra nhiều thiệt hại về người và tài sản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét tỉnh Sơn La HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10.18173/2354-1067.2019-0053 Social Sciences, 2019, Volume 64, Issue 8, pp. 120-132 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TIỀM NĂNG LŨ QUÉT TỈNH SƠN LA Kiều Văn Hoan1, Nguyễn Hà Trang2, Nguyễn Phương Thúy1 và Nguyễn Hữu Thanh1 1 Khoa Địa lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Trường Trung học Cơ sở Ngô Sĩ Liên, Tóm tắt. Sơn La là tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam thường xuyên xảy ra lũ quét. Lũ quét được hình thành do tác động tổng hợp của nhiều nhân tố như độ dốc địa hình, hiện trạng sử dụng đất, loại đất, độ che phủ rừng kết hợp với mưa lớn gây ra nhiều thiệt hại về người và tài sản. Hiện nay hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) và viễn thám được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong đó có cảnh báo thiên tai. Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng công nghệ GIS và viễn thám để xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét tỉnh Sơn La trên cơ sở phân tích tác động của các nhân tố độ dốc, hiện trạng sử dụng đất, đất, độ tàn che rừng theo mô hình đánh giá tiềm năng lũ quét (Flash Flood Potential Index – FFPI). Từ kết quả thu được xác định các khu vực có nguy cơ cao xảy ra lũ quét nhằm chủ động phòng chống, giảm thiểu thiệt hại của thiên tai. Từ khóa: Lũ quét, GIS và viễn thám, ảnh vệ tinh Landsat, chỉ số tiềm năng lũ quét FFPI, chỉ số độ tàn che rừng. 1. Mở đầu Lũ quét là thiên tai xuất hiện ở hầu khắp các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Lũ quét được hình thành do sự tổng hợp của các nhân tố gây nên như: đặc điểm địa hình, địa mạo, lượng mưa, lớp phủ thực vật, kết cấu đất… Thêm vào đó, với việc diện tích rừng đầu nguồn bị suy giảm và biến đổi khí hậu làm cho lũ quét xảy ra thường xuyên và khó dự báo hơn. Trong điều kiện ¾ diện tích là đồi núi, khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, lũ quét là thiên tai nghiêm trọng xảy ra ở vùng đồi núi của Việt Nam. Các trận lũ quét cuốn trôi nhà cửa, tài sản, làm nhiều người thiệt mạng và gián đoạn hoạt động sản xuất được ghi nhận ở các tỉnh miền núi như: Lai Châu, Sơn La, Yên Bái, Hòa Bình,… Trước tình hình đó, công tác dự báo, phòng chống lũ quét cần được tiến hành chính xác, khẩn trương để giảm thiểu tối đa thiệt hại. Sơn La là tỉnh ở miền núi phía Bắc Việt Nam có độ cao, độ dốc địa hình khá lớn kết hợp với mật độ sông suối dày đặc và sự suy giảm tài nguyên rừng làm cho tình hình lũ quét diễn biến phức tạp. Trong những Ngày nhận bài: 1/4/2019. Ngày sửa bài: 9/7/2019. Ngày nhận đăng: 21/7/2019. Tác giả liên hệ: Kiều Văn Hoan. Địa chỉ e-mail: kieuvanhoan@hnue.edu.vn 120  Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét tỉnh Sơn La năm vừa qua, trên địa bàn Sơn La ghi nhận nhiều trận lũ quét có quy mô lớn, gây ra nhiều thiệt hại về người và tài sản [1, 2]. Hệ thống thông tin địa lí và viễn thám là công cụ rất mạnh trong việc xây dựng và đánh giá những tác động của các tai biến thiên nhiên trong đó có lũ quét. Những nghiên cứu về lũ quét dựa vào công nghệ GIS và viễn thám theo mô hình FFPI đã được nghiên cứu bởi các tác giả Gregory E. Smith (2010) [3], Jeffrey Zogg (2013) [4]; Roxana Tincu (2018) [5] sử dụng dữ liệu độ dốc, loại đất, loại hình sử dụng đất, loại đất, lớp phủ thực vật nhằm xây dựng được bản đồ tiềm năng lũ quét và hỗ trợ cho công tác dự báo và có tính chất định lượng (không gian, diện tích) trên các khu vực nghiên cứu. Nghiên cứu về chỉ số tàn che đã được các tác giả M.V.K. Sivakumar, P.S. Roy, K. Harmsen, and S.K. Saha [2, 6, 11] sử dụng trong các bài toán về cảnh báo cháy rừng dựa trên các chỉ số mối quan hệ giữa các điều kiện rừng và chỉ số AVI (Advanced Vegetation Index), BI (Bare Soil), SI (Shadow Index) tính toán từ ảnh viễn thám. Nghiên cứu của nhóm tác giả dựa trên mô hình tính toán chỉ số tiềm năng lũ quét FFPI Greg Smith (2010) có những điều chỉnh phù hợp với những điều kiện thực tế của khu vực nghiên cứu của Việt Nam, kết hợp với chỉ số tàn che (Forest Canopy Density- FCD) để xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét đảm bảo độ tin cậy và chính xác là cơ sở tham khảo trong qui hoạch, phân bố dân cư góp phần giảm thiểu những thiệt hại về người và tải sản, sử dụng hợp lí và bảo vệ tài nguyên [6, 7, 8, 11]. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Dữ liệu Để xây dựng được bản đồ tiềm năng lũ quét tỉnh Sơn La nghiên cứu sử dụng các dữ liệu về mô hình số độ cao, loại đất và hiện trạng sử dụng đất, ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI ghép trên 4 tấm ảnh 127-045, 127 – 046, 128 – 045 và 128 – 046[9]. Ảnh vệ tinh Landsat sau khi thu thập được hiệu chỉnh phổ, hiệu chỉnh hình học và cắt theo phạm vi khu vực nghiên cứu. Bảng 1. Các nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu STT Tên dữ liệu [10] 1 Mô hình số độ cao DEM 2 Tài nguyên đất tỉnh Sơn La tỉ lệ 1:100 000 3 Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Sơn La năm 2015 tỉ lệ 1:100 000. 4 Ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI độ phân giải 30m ngày 30-05-2015 2.2. Phương pháp nghiên cứu FFPI là mô hình định lượng xác định nguy cơ phát sinh lũ quét trên cơ sở dựa vào những đặc tính vốn có của địa bàn nghiên cứu như độ dốc, kết cấu đất, loại hình sử dụng đất, độ tàn che của thực vật. Dưới đây là quy trình xây dựng mô hình FFPI (Hình 1). Để xây dựng bản đồ tiềm năng lũ quét tỉnh Sơn La tác giả tiến hành thu thập các dữ liệu và sử dụng phương pháp GIS và viễn thám để xử lí ảnh vệ tinh và phân cấp FFPI 121 ...