Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC:
ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM TRONG QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI:
NHẬN XÉT VIỆC SỬ DỤNG “KỸ THUẬT VIỄN THÁM
(REMOTE SENDING) VÀ GIS ĐỂ THEO DÕI LŨ LỤT VÀ
ĐÁNH GIÁ THIỆT HẠI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CỦA
TỈNH SINDH, PAKISTAN”
Tp. HCM, tháng 11/2012
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC:
ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM TRONG QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI:
NHẬN XÉT VIỆC SỬ DỤNG “KỸ THUẬT VIỄN THÁM
(REMOTE SENDING) VÀ GIS ĐỂ THEO DÕI LŨ LỤT VÀ
ĐÁNH GIÁ THIỆT HẠI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CỦA
TỈNH SINDH, PAKISTAN”
GV: PGS. TS. Lê Văn Trung
SV:
Đỗ Thị Thu Thi
MSHV: 12260680
Lớp: Cao học Quản lý môi trường 2012
Tp. HCM, tháng 11/2012
MỤC LỤC
TỔNG QUAN....................................................................................................................1
I.1 Giới thiệu đề tài........................................................................................................1
I.2. Mục đích đề tài........................................................................................................2
I.3 Phạm vi nghiên cứu:.................................................................................................2
I.4 Phương pháp nghiên cứu:........................................................................................2
II. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN..........................................................................................4
III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT:......................................................................................5
III.1 Kết luận.................................................................................................................5
III.1.1 Kết quả phân tích..............................................................................................5
III.1.1 Đánh giá thiệt hại..............................................................................................9
III.2 Đề xuất:................................................................................................................ 10
tài liệu tham khảo.............................................................................................................11
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
TỔNG QUAN
I.1 Giới thiệu đề tài
Ngập lụt là một hiện tượng tai biến thiên nhiên, kết quả của quá trình tập trung
nước với khối lượng lớn và tràn vào các vùng địa hình thấp, gây ngập lụt trên diện rộng,
không chỉ gây tổn hại nặng nề về người và của ở thời điểm đó mà còn tác động tiêu cực
rất lâu dài đến môi trường sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và các hoạt
động kinh tếxã hội con người.
Trong khoảng chục năm trở lại đây, những trận lũ lụt xảy ra ngày càng tăng với
cường độ mạnh như ở Trung Quốc (1998), Tây Âu (1998, 2000), CH Séc (2002),
Bangladesh (2001), vùng Viễn Đông thuộc nước Nga (2002), Italia (2006), Philippin
(2007).
Trên thế giới hiện nay, việc áp ụng GIS và viễn thám là một xu hướng phát triển
bắt buộc mà các quốc gia có tham vọng trở thành nước hàng đầu trong lĩnh vực quản lý
dữ liệu không gian đều phải quan tâm sâu sắc. Cùng với tốc độ phát triển của khoa học
công nghệ nói chung và công nghệ GIS, viễn thám nói riêng, việc áp dụng GIS và viễn
thám trong các lĩnh vực khác nhau mang lại những lợi ích vô cùng to lớn, cụ thể GIS và
RS được sử dụng để quản lý rừng, lưu vực sông, quản lý đất đai, dân số, quản lý xói mòn
đất,..đặc biệt là việc theo dõi lũ lụt và đánh giá những thiệt hại do lũ lụt gây ra.
Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, đặc biệt là lũ lụt ở khu vực
Trung Bộ là một trong những tai biến tự nhiên thường xuyên đe doạ cuôc sống của người
dân và sự phát triển kinh tế xã hội trong vùng.
Nhìn chung, Nước ta là một nước có nhiều đồi núi, địa hình phức tạp (độ cao, độ
dốc, hướng, khe suối thung lũng ), điều kiện khí tượng, khí hậu, thuỷ văn diễn biến khó
lường. Cùng với sự ấm lên của khí hậu toàn cầu các hiện tượng thời tiết bất thường như
hạn hán, lũ lụt ngày càng gia tăng, mức độ gây tổn hại ngày càng lớn, nhiệt độ tăng cao
kết hợp với hạn hán dẫn tới nguy cơ cháy rừng, sự phát sinh phát triển của sâu bệnh đối
với mùa màng ngày càng trầm trọng.
Do đó, việc áp dụng các kỹ thuật Viễn thám và GIS vào để theo dõi lũ lụt và đánh
giá thiệt hại do lũ lụt gây ra là điều cấp thiết và có tính giá trị cao.
Vì vậy, Tôi tìm hiểu đề tài nghiên cứu về việc sử dụng Kỹ thuật Viễn thám và GIS
để theo dõi lũ lụt và đáng giá thiệt hại ở tỉnh Sindh, Pakistan.
1
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
I.2. Mục đích đề tài
Giám sát lũ lụt sử dụng dữ liệu vệ tinh để chứng tỏ được cái nhìn tổng quan nhanh chóng
và chính xác của các vùng ngập lũ. Nhằm phân tích kịp thời và chi tiết bằng cách sử dụng RS &
GIS để định vị và xác định các khu vực bị ảnh hưởng lũ lụt. Từ đó, dự toán thiệt hại.
I.3 Phạm vi nghiên cứu:
Vùng nghiên cứu gồm 1 phần của phiá Nam kéo dài đến phía Bắc khoảng 579 km từ
Đông sang Tây khoảng 442 với diện tích 140.915 km2 (hình 1)
Figure 1. khu vực được khảo sát
Hình ảnh lựa chọn
Lượng mưa trung bình hàng năm ở Sindh vào khoảng 15-18 cm tập trung chủ yếu vào
tháng 7 và tháng 8. Khu vực nghiên cứu nằm giữa mùa mưa và gió mùa của phía nam Ấn độ
dương và phía bắc gió mùa chuyển hướng ngược lại, bị cản trở bởi ngọn núi Himalayan, khu vực
khan hiếm nước được cung cấp bởi vùng ngập lụt của con sông Indus trong 2 lần trong năm, bởi
tuyết tan vào mùa xuân và mùa hè của dãy núi Himalayan và lượng mưa trong mùa mưa.
I.4 Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp luận
2
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
MODIS hình ảnh được thu thập từ trang wed của NASA website: http://lancemodis.eosdis.nasa.gov/imagery/subsets/?project=other&subset=Pakistan và tiêu chuẩn giám sát
tối đa hóa khả năng phân loại của các hình ảnh che phủ của tỉnh Sindh đã thực hiện phân lớp
thành nhiều dữ liệu khác nhau. Tiếp tục chỉnh sửa các các hình ảnh được giải thích trực quan
(vùng ứ đọng nước thể hiện trên hình màu xanh đậm, vùng nước chảy có màu xanh dương) của
những vùng ngập nước bằng kiến thức chuyên môn. Sau đó, Bản đồ địa hình được giao nhau với
các dử liệu đã được phân tích trước đó của các vùng ngập lụt các loại khac nhau của các lớp
thông tin để dánh giá thiệt hại. sơ đồ khối các phương pháp này được thể hiện ở hình 2.
Figure 2. Flow chart of methodology.
Figure options
3
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
II. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
Bản đồ địa hình đã được sử dụng để trích xuất các loại khác nhau của các lớp thông tin:
địa giới hành chính, sông, hồ, đường giao thông, tuyến đường sắt, khu vực thảm thực vật và các
loại đất khác bao gồm vùng đất sử dụng / vùng đất bị che phủ.
Kỹ thuật MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectro) đo độ bức xạ của hình ảnh
được chụp trên tàu vũ trụ TERRA và AQUA với độ phân giải 250 m và 7 bands (250 m
resolution comprising bands 7) 2 và 1 đã được thu thập và sử dụng như là đầu vào chủ yếu để lập
bản đồ các khu vực bị ảnh hưởng lũ lụt. Các hình ảnh MODIS của vùng nghiên cứu được cung
cấp miễn phí bởi NASA
tại website http://lancemodis.eosdis.nasa.gov/imagery/subsets/?
project=other&subset=Pakistan
Mật độ dân số của quận được sử dụng để ước tính những người bị ảnh hưởng các dữ liệu
được cung cấp bởi văn phòng thống kê liên bang, Pakistan.
Điểm trên hình 5 được ghép lại và sử dụng để xác định lũ lụt
Phần mềm được sử dụng xử lý và phân tích ảnh là ENVI 4.5 and ArcGIS 9.3
4
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
III.1 Kết luận
III.1.1 Kết quả phân tích
Trong thời gian lũ lụt, việc báo cáo tình hình kịp thời và chi tiết cho cơ quan quản
lý thiên tai để xác định vị trí, và khu vực bị ảnh hưởng nhằm giảm thiểu thiệt hại tương
ứng, đây là một loại hình tinh tế nhất vì nó liên quan đến hoạt động cứu hộ tính mạng
cung như tài sản của người dân. Về vấn đề này bản đồ mức độ tích luỹ và thời gian lũ lụt
đã được chuẩn bị. nó chỉ ra rằng lũ lụt nghiêm trọng xảy ra ở Badin và chiếm tới 61%
tổng số vùng ngập lụt trong số 23 huyện của Sindh. Hình 3 cho thấy các vùng bị ngập ở
các vùng khác nhau trên các vùng huyện khác nhau, trong khi hình 4a, hình 4b, hình 4c
và hình 4d hiển thị mà vùng bị ngập tích lũy ở tỉnh Sindh.
Figure 3. Cumulative flood extent of different districts.
Figure options
5
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
Figure 4a. (a) MODIS image showing the inundated area on Aug 20, 2011.
Figure options
Figure 4b. (b) MODIS image showing the inundated area on Aug 31, 2011.
Figure options
6
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
Figure 4c. (c) MODIS image showing the inundated area on Sept 04, 2011.
Figure options
Figure 4d. (d) MODIS image showing the inundated area on Sept 15, 2011.
Figure options
7
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
Theo quan sát ghi nhận được lũ lụt có nguồn gốc chủ yếu là do lượng mưa của gây
ra bởi gió mùa ở tỉnh Sindh bắt đầu từ tháng 11/8/2011 đến 11/9/2011. Vì vậy các vùng
bị ngập tăng tướng ứng với lượng mưa và chấm dứt vào 15 tháng 9. 2011. Sau 15/9/2011
lượng ngập lụt đã giảm tỷ lệ trung bình 167km2/ngày. Đồ thị dưới dây cho thấy sự suy
giảm vùng bị ngập và bảng 1 biểu thị cho lượng mưa
Table 1. Data had been taken from website of Pakistan Meteorological Department
(Pakmet, 2011).
Date
Aug-11
Sep-11
District
Badin
Umerkoat
Hyderabad
Jacobabad
Larkana
Therparkar
S.
Benazeerabad
Nausheroferoz
Sukkur
Thatta
Dadu
Mirpurkhas
11
148
129
104
0
0
291
5
12
147
7
23
0
0
60
108
30
22
19
4
0
0
42
55
31
7
57
15
4
71
0
70
1
15
6
2
99
40
3
19
2
24
5
27
0
37
43
67
4
19
11
0
0
0
12
70
7
73
55
2
0
16
225
25
8
20
84
12
0
8
137
37
9
11
8
12
0
0
100
27
13
60
56
153
99
40
57
75
1
0
58
0
120
0
0
7
0
125
8
0
43
0
12
238
66
0
130
5
10
33
0
2
4
57
28
6
48
50
0
4
0
0
50
0
4
9
0
1
18
0
6
66
166
2
0
0
9
122
42
4
73
115
190
14
0
0
0
82
21
0
6
Total
546
437
354
185
193
970
564
0
376
12
151
4
206
108 478
0
845
Table options
Figure 5. Graph showing the recession of the inundated area from Sept 15, 2011.
Figure options
8
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
III.1.1 Đánh giá thiệt hại.
Tổng diện tích bị ngập lụt lên đến 21.201km2. ảnh hưởng đến 5,88 triệu người, 5329
khu dân cư, hệ thống đường bộ với 150.044km, 38.205km duong sắt, 49.847 km2 rừng
và 1644048 km2 đất nông nghiệp.
Bảng 2 cho thấy dánh giá thiệt hại
Table 2. Statistical analysis of flood-affected land cover/land use categories based on
MODIS data.
S.
District name
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Badin
Dadu
Ghotki
Hyderabad
Jacobabad
Jamshoro
Kashmore
Khairpur
Larkana
Matiari
Mirpurkhas
Nousheroferoz
Sanghar
Shahdadkot
ShaheedBenazirabad
Shikarpur
Sukkur
TandoAllahyar
Tando M. Khan
Tharparkar
Thatta
Umerkot
Total
No
Affected
Affected
settlements
people
967
261
237
7
349
59
194
144
68
24
544
243
657
316
328
248
49
75
83
43
133
300
5329
853993
373386
189753
80951
520535
42096
243371
49886
158712
91215
869569
323765
427972
375152
298067
389847
54282
138732
163307
13779
83069
139619
5881056
Affected
agricultural
land/Km2
1219.05
1483.94
880.43
25.07
1371.07
327.29
690.38
314.01
219.36
91.45
1852.84
630.46
2203.68
1196.09
823.27
807.03
188.42
329.38
270.34
193.07
437.52
886.35
16440.48
Affected
forests/Km2
12.64
12.14
83.04
5.67
0.00
47.62
28.69
34.29
1.65
85.09
4.18
32.19
0.00
0.00
8.82
19.88
2.05
0.00
4.71
115.81
0.00
498.47
Affected
roads/km
Affected
railway/km
146.09
168.08
29.04
5.96
71.81
43.14
31.04
36.09
23.64
11.21
196.12
48.71
268.21
79.23
110.17
38.82
6.13
14.52
21.54
4.19
42.07
104.64
1500.44
14.65
31.76
14.55
4.08
58.64
42.37
11.63
19.03
12.86
4.00
18.18
36.83
19.87
13.25
28.60
23.24
9.01
3.64
1.64
0.00
0.00
14.21
382.05
Table options
Giám sát lũ lụt sử dụng dữ liệu vệ tinh đã chứng tỏ là một phương pháp hiệu quả để
có được cái nhìn tổng quan nhanh chóng và chính xác của các vùng ngập lũ. Trong
nghiên cứu, phân tích kịp thời và chi tiết đã được thực hiện bằng cách sử dụng RS & GIS
để định vị và xác định các khu vực bị ảnh hưởng lũ lụt cùng với các tính năng bao gồm
vùng đất sử dụng đất / vùng đất bị ngập lụt. Nó được tìm thấy rằng phương pháp này yêu
cầu xử lý hình ảnh vệ tinh sau đó được thêm vào các dữ liệu mật độ dân số và bao gồm
các bản đồ vùng đất sử dụng /vùng đất dự toán thiệt hại. Quá trình chỉ yêu cầu một vài
giờ. Phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu này có khả năng thực hiện đánh giá
thiệt hại nhanh chóng.
9
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
III.2 Đề xuất:
Hiện tại, công tác quản lý lũ lụt, đưa ra các chương trình phòng ngừa, ứng phó khi
có lũ xảy ra của các nhà quản lý vẫn còn nhiều bất cập do thiếu thông tin, thiếu sự liên
kết giữa các ngành và đặc biệt là thiếu các công cụ hỗ trợ.
Ngày nay, với kỹ thuật RS và GIS, Viễn thám càng ngày càng có rất nhiều ứng
dung thực tế cụ thể trong nhiều lĩnh vực, công nghệ viễn thám được coi như một công cụ
quan trắc hữu ích nhằm theo dõi những biến động của môi trường theo thời gian, phát
hiện kịp thời những ảnh hưởng bất lợi của các hiện tượng thiên nhiên và tác động của
con người lên môi trường: lũ lụt, phát hiện cháy rừng, nghiên cứu động đất và thành lập
bản đồ chuyên đề (đặc biệt là các bản đồ biến động môi trường). Trong thành lập bản đồ,
viễn thám cung cấp thông tin bao quát trên diện rộng, chi phí lại thấp, giảm bớt được một
khối lượng lớn công việc mà trước đây khi xây dựng bản đồ lũ phải đo đạc, quan trắc và
khảo sát thực địa nhưng kết quả lại không cao.
Vì vậy việc sử dụng các thông tin viễn thám tích hợp với hệ thống thông tin địa
lý (GIS) sẽ đáp ứng khách quan và đa dạng các thông tin cần thiết phục vụ công tác lập
bản đồ chuyên đề nghiên cứu giám sát và dự báo khí tượng thuỷ văn, khí tượng nông
nghiệp và môi trường mà đặc biệt là phục vụ cho công tác giám sát và cảnh báo tác hại
của thiên tai để có các biện pháp phòng tránh và ứng cứu kịp thời.
Đồng thời, Thông qua việc tìm hiểu đề tài nghiên cứu của tỉnh Sindh, pakistan về
việc sử dụng kỹ thuật RS và Gis vào việc theo dõi lũ lụt và đánh giá thiệt hại, tôi thấy
Việt Nam ta nên triển khai nhanh chóng và áp dụng rông rãi trên toàn cả nước để có thể
đưa ra các chương trình phòng ngừa, ứng phó khi có lũ xảy ra, nhằm giảm bớt những
thiệt hại đáng kể do lũ lụt gây ra.
tài liệu tham khảo
10
Báo cáo tiêu luận môn học: Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý môi trường.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S111098231200021X
http://lance-modis.eosdis.nasa.gov/imagery/subsets/?project=other&subset=Pakistan
11
- Xem thêm -