Môc lôc DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT 1.1 Bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt 1.2 Các phương pháp nghiên cứu 1.3 Tình hình nghiên cứu giới khu vực 10 1.4 Tình hình nghiên cứu nước 12 1.5 Một số mơ hình tốn học nghiên cứu ngập lụt 14 1.5.1 Mơ hình thủy văn HEC-HMS .14 1.5.2 Mơ hình tốn thủy lực mạng sông HEC-RAS 14 1.5.3 Giới thiệu phần mềm SWAT2000 15 1.5.4 Giới thiệu 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 tư liệu ảnh vệ tinh .18 2.1.1 Các đặc tính ảnh vệ tinh 18 2.1.2 Ảnh Radar nghiên cứu ngập lụt 19 2.1.3 Các đặc tính ảnh vệ tinh sử dụng luận văn 20 2.2 Quy trình kết hợp viễn thám mơ hình thủy văn, thủy lực .24 2.3 Quy trình đặt, thu ảnh nhanh trạm thu ảnh vệ tinh 26 2.4 Chiết tách số thông số đầu vào mơ hình MIKE11 từ DEM mơ hình SWAT2000 28 2.5 Chiết tách số thơng số đầu vào mơ hình MIKE11 từ tư liệu viễn thám 30 2.6 Lập đồ trạng ngập lụt từ ảnh viễn thám 33 2.7 Quy trình cơng nghệ chiết tách vết ngập lũ từ ảnh vệ tinh RADAR 34 2.8 Quy trình cơng nghệ phân loại tự động lớp phủ ảnh viễn thám phương pháp phân loại có giám định 38 CHƯƠNG III : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM .43 VÀ MƠ 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 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 đồ .46 3.2.3 Tài liệu khí tượng thủy văn 47 3.3 Chiết tách thơng số đầu vào mơ hình 48 3.3.1 Các bước tính tốn lưu vực SWAT2000 48 3.3.2 Phân loại lớp phủ ảnh vệ tinh quang học .50 3.4 Tính tốn hiệu chỉnh mơ hình thủy văn thủy lực 52 3.4.1 Tính tốn dịng chảy mặt từ mơ hình MIKE11 .52 3.4.2 Tính tốn dịng chảy mặt từ mơ hình MIKE11 .55 3.5 Phương pháp xây dựng đồ ngập lụt cho lưu vực 58 3.5.1 Đặt vấn đề .58 3.5.2 Các bước xây dựng đồ ngập lụt .58 3.5.3 Chuẩn bị số liệu cho xây dựng đồ 59 3.5.4 Lập đồ ngập lụt cho lưu vực sông Kôn-Hà Thanh 59 3.6 Lập đồ trạng vùng ngập ảnh viễn thám RADAR 71 3.6.1 Xử lý tư liệu ảnh RADAR 71 3.6.2 Chiết tách vùng ngập từ ảnh RADAR 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ALOS The Advanced Land Observing Satellite Vệ tinh quan sát Trái Đất Nhật Bản MIKE NAM Mơ hình thuỷ văn MIKE 11 Mơ hình thuỷ lực MIKE GIS Mơ hình MIKE kết nối GIS SWAT Soil and Water Assessment Tool Mơ hình mưa dịng chảy DEM Mơ hình số độ cao SRTM Shuttle Radar Topography Mission Dữ liệu mơ hình số địa hình BĐĐH Bản đồ địa hình HEC-HMS Mơ hình thuỷ văn GIS Hệ thống thông tin địa lý NDVI Chỉ số thực vật chuẩn PALSAR Phased Array L-band Synthetic Aperture RADAR Đầu thu radar ảnh vệ tinh ALOS HTSD Hin trng s dng đất HTTT Hệ thống thông tin CSDL Cơ sở 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 Pháp DANH MỤC HèNH V Hình -1: Sơ đồ chức cña SWAT 16 Hình -1: Dải tần số hoạt động cña Radar .19 Hình 2-2: Sơ đồ quy trình kết hợp viễn thám mô hình thủy văn, thủy lực tính to¸n ngËp lơt 24 Hình 2-3: Sơ đồ quy trình đặt, thu ¶nh nhanh cđa tr¹m thu ¶nh vƯ tinh 26 Hình 2-4 :Sơ đồ quy trình tách chiết thông số mô hình MIKE11 modul SWAT2000 28 H×nh 2-5: Quy trình đặt chụp ảnh viễn thám chiết tách vùng ngËp lơt 34 tõ ¶nh viƠn th¸m 34 H×nh 2-6: Quy tr×nh công nghệ chiết tách vết ngập lũ từ ảnh vệ tinh RADAR 35 Hình 2-7: Quy trình công nghệ phân loại tự động lớp phủ ảnh viễn thám 38 phơng pháp phân loại có giám định 38 Hình 3-: Bản đồ lu vực sông thuộc tỉnh Bình Định 44 Hình 3-2: Sơ đố cảnh ảnh SPOT5 tỉnh Bình Định 46 Hình 3-3: Sơ đồ bảng chắp mảnh đồ địa hình khu vực nghiên cứu .47 Hình 3- 4: Mô hình số địa hình vùng lu vực sông Kôn 48 Hình 3-5: Mô hình số địa hình dạng grid sau đà loại bỏ giá trị âm vùng hố 49 Hình 3-6: Hệ thống thuỷ văn sau chỉnh sửa điểm outlet .49 H×nh 3- 7: T liệu ảnh vệ tinh sau đợc ghép xử lý 50 H×nh 3- 8: Kết sau phân loại .51 H×nh 3-9: Sơ đồ lu vực phận hệ thống sông Kôn - Hà Thanh 53 Hình 3-10: Sơ đồ lu vực sông Kôn - Hà Thanh tỉnh Bình định đợc phân chia mô hình MIKE11 54 H×nh 3-11: Đờng trình lu lợng tính toán thực đo Bình Tờng trận lũ từ 14/X đến 21/X năm 2003 57 H×nh 3-12: Mô tả trình tự xây dựng đồ ngập lụt cho phơng án tính toán 58 Hình 3-13: Bản đồ ngập lụt lu vực sông Kôn, Hà Thanh năm 1999 .65 Hình 3-14: Bản đồ ngập lụt lu vực sông Kôn, Hà Thanh năm 2003 .66 Hình 3-15: Bản đồ ngập lụt lu vực sông Kôn, Hà Thanh năm 2009 67 Hình 3-16: Bản đồ trạng ngập lớn vùng hạ lu sông Kôn - Hà Thanh trận lũ năm 2003 68 Hình 3-17: Bản đồ trạng ngập lớn vùng hạ lu sông Kôn - Hà Thanh trận lũ năm 1999 70 Hình 3-18: Bản đồ trạng ngập lụt năm 2009 đợc chiết tách từ ảnh ALOS-PALSAR 74 Hình 3-19: Bản đồ trạng ngập lụt năm 2009 đợc chiết tách từ ảnh ALOS-PALSAR nỊn ¶nh SPOT 75 DANH MC BNG BIU Bảng 2-: Danh mục sản phẩm ¶nh vÖ tinh SPOT 23 Bảng 2-2: Thông số ảnh ALOS PALSAR 23 Bảng 3-: Bảng thông số đầu vào mô hình thuỷ văn MIKE11 đợc chiết tách từ t liƯu viƠn th¸m: 51 Bảng 3-2: Diện tích lu vực phận lu vực sông Kôn - Hà Thanh .52 Bảng 3-3: Quan hệ tổng lợng ma trận trạm lu vực sông Kôn- Hà Thanh trËn lò 2003 (14-21/X/2003) .56 B¶ng 3- 4: Cao độ mực nớc lớn ô ruộng tính toán từ trận ma năm 1999 .60 Bảng 3- 5: Cao độ mực nớc lớn ô ruộng tính toán từ trận ma năm 2003 .62 Bảng 3- 6: Diện tích tơng ứng với độ sâu ngập năm 1999 63 Bảng 3- 7: Diện tích tơng ứng với độ sâu ngập năm 2003 63 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới TS Nguyễn Xuân Lâm, Giám đốc Trung tâm Viễn thám Quốc gia, người thầy nhiệt tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cán bộ, nhân viên Trung tâm Thu nhận Xử lý ảnh viễn thám, Trung tâm Viễn thám Quốc gia giúp đỡ tơi q trình thu thập tư liệu, thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô giáo, cán Khoa Địa Lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, học viên cao học lớp K8 Bản đồ viễn thám GIS Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người động viên, sát cánh bên tơi suốt q trình học tập Tơi xin chân thnh cm n! M U Công nghệ Viễn thám nhiều thập kỷ qua đà đợc sử dụng để theo dõi quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên hữu hiệu Nhiều loại t liệu Viễn thám đà đợc sử dụng rộng rÃi nh: LANDSAT, SPOT, RADARSAT Các vệ tinh ngày đợc hoàn thiện: cảm ngày đợc cải tiến, với tính kỹ thuật không ngừng đợc nâng cao nh độ phân giải không gian, độ phân giải phổ, khả loại trừ nhiễu, khả nắn chỉnh hình học Cùng với tiến nhảy vọt công nghệ thông tin đà xuất hàng loạt phần mềm dùng để xử lý khai thác thông tin vệ tinh với tốc độ cao độ xác ngày cao Những thông tin đồng lấy đợc từ t liệu viễn thám gióp Ých rÊt nhiỊu cho viƯc cËp nhËt vµ lµm sở liệu dùng cho công tác theo dõi, quản lý tài nguyên sử dụng hữu ích Đặc biệt thời gian tới trạm thu ảnh vệ tinh trung tâm Viễn thám vào hoạt động nguồn liệu ảnh vệ tinh chủ động phong phú hơn, giúp ích nhiều giám sát thiên tai quản lý tài nguyªn Trong năm gần Việt Nam liên tục xảy ngập lụt gây thiệt hai lớn tài sản người, đặc biệt tỉnh miền Trung có Bình Định Do việc thành lập đồ trạng ngập lụt cần thiết, để xây dựng đồ trạng ngập lụt việc sử dụng cơng nghệ phù hợp ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý (GIS) Và lý em chọn đề tài "Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ viễn thám mơ hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập đồ ngập lụt lưu vực sơng Kơn – Hà Thanh, tỉnh Bình Định” cho luận văn tốt nghiệp Mơc tiªu nghiªn cøu - Tìm hiểu khả ảnh SPOT5, số loại ảnh vệ tinh khác mơ hình thuỷ văn thuỷ lực cho nghiên cứu ngập lụt - Nghiên cứu khả cung cấp thông số đầu vào cho mơ hình thuỷ văn thuỷ lực từ tư liệu viễn thám - Thực nghiệm tài lưu vực sông Kôn – Hà Thanh, tỉnh Bình Định Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu quy trình kết hợp viễn thám mơ hình thủy văn thủy lực cho nghiên cứu ngập lụt - Nghiên cứu chiết tách số thông số đầu vào cho mơ hình MIKE11 từ tư liệu viễn thám - Nghiên cứu chiết tách vết ngập lũ từ ảnh vệ tinh RADAR Phạm vi nghiên cứu 3.1 Phạm vi mặt khoa học: nghiên cứu ứng dụng kết hợp cơng nghệ viễn thám mơ hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập đồ trạng ngập lụt 3.2 Phạm vị lãnh thổ: Thử nghiệm lưu vực sông Kôn – Hà Thanh tỉnh Bình Định 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 Tài liệu sử dụng để thực luận văn - Ảnh ALOS PALSAR độ phân giải 6,25m - Ảnh SPOT độ phân giải 2.5m - Ảnh ASTER độ phân giải 15m - Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25 000, 1:50 000 Kết nghiên cứu lun - Báo cáo đánh giá khả ứng dụng công nghệ Viễn thám GIS phục vụ giám sát ngập lụt - Bình đồ ảnh vệ tinh tỷ lệ 1: 50.000 - Một số đồ chuyên đề nh đồ trạng ngập lụt, đồ nguy c¬ ngËp lơt CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT 1.1 Bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt Từ trước đến việc xây dựng đồ nguy ngập lụt Việt Nam thiếu nhiều tư liệu mang tính thời chưa có phương pháp tốt để thực Việc lập đồ nguy ngập lụt nước ta thời gian ngắn, xây dựng phương pháp để thành lập đồ nguy ngập lụt nhằm dự báo, giám sát lũ lụt cách nhanh chóng thuận tiện, đảm bảo độ xác cao yêu cầu cấp bách cần nghiên cứu Bản đồ nguy ngập lụt hình thức biểu thị cách trực quan để sử dụng thuận lợi kết phân tích nguy lũ lụt vùng Trong quản lý lũ lụt Việt Nam tạo phổ biến bốn loại tài liệu đồ sau đây: 1- Bản đồ trạng ngập lụt: Là loại đồ ngập vẽ lại trận lụt qua Phương pháp thường dùng để thành lập đồ ngập lụt là: - Dựa vết lũ lớn khảo sát để lập đồ ngập, sau dựa vào phần mềm, công nghệ DEM để xác định đồ diện ngập độ sâu ngập cho toàn khu vực - Nếu thiếu vết lũ (thực tế phổ biến diện ngập lưu vực sơng lại q lớn) phương pháp phổ biến dùng mơ hình thủy văn, thủy lực để mô lại lũ tràn qua, vào vết lũ đo đạc thực địa để hiệu chỉnh khôi phục cao độ vết lũ để cung cấp liệu cho DEM 2- Bản đồ dự báo ngập lụt: Là loại đồ dự báo ngập lụt chưa diễn lụt Loại sản phẩm cần thực tế phòng tránh lũ Việt Nam giới Phương pháp thành lập phù hợp sử dụng mơ hình thủy lực để tính tốn, mơ Cách thực phải dự báo lượng mưa trạm đo lưu vực tính tốn dịng chảy mạng sông-ruộng để xác định mức nước, độ sâu vị trí 3- Bản đồ ngập lụt thiết kế: Là loại đồ dùng thiết kế cơng trình ứng với chu kỳ tái (100, 50, 20, 10, năm) Bản đồ tính tốn từ trận mưa thiết kế trạm đo mưa từ chuỗi tài liệu thực đo Phương pháp xây dựng đồ sử dụng mơ hình thủy lực Đối với đồ nguy ngập theo tần xuất cấp báo động lũ phương pháp tính tốn thủy lực cơng cụ sử dụng nhiều Với phương pháp trên, độ xác phụ thuộc vào số lượng vết lũ, mức độ chi tiết đồ địa hình đặc điểm thủy văn, thủy lực lưu vực sông Mức độ xác chủ yếu đánh giá qua kiểm tra thực địa – công việc nhiều thời gian, tiền bạc nên nhiều không xem xét kỹ 4- Bản đồ trạng ngập chụp ảnh viễn thám: Thực chất đồ ngập trạng chụp hình ảnh vùng ngập lụt vào thời điểm chụp ảnh Tuy nhiên, việc lập đồ ngập lụt Việt Nam nhiều bất cập việc thu thập đủ số liệu, thiếu đồ địa hình tỷ lệ lớn để cập nhật trạng chưa có cơng nghệ so sánh từ ảnh viễn thám để so sánh, hiệu chỉnh Quản lý ngập lụt bao gồm công việc chuẩn bị trước ngập lụt xảy ra, trình ngập lụt sau ngập lụt diễn Phục vụ cho quản lý ngập lụt cách hiệu đòi hỏi nhiều loại đồ khác Ứng dụng công nghệ viễn thám hệ thống thông tin địa lý quản lý ngập lụt, thường quan tâm sản xuất loại đồ chuyên đề sau: - Bản đồ khả ngập: loại đồ tính tốn, thành lập từ mơ hình số độ cao sử dụng mơ hình thủy lực Trên đồ thể vùng ngập nước theo dòng chảy xảy lũ lụt - Bản đồ tổn thương ngập lụt: loại đồ khu vực nghiên cứu, thể tất đối tượng địa hình, giao thơng, dân cư, kinh tế-xã hội chịu tác động dễ bị tổn thương xảy lũ - Bản đồ nguy ngập lụt: đồ kết tích hợp đồ tổn thương đồ khả ngập lụt chạy từ mơ hình dự báo từ vết lũ lịch sử Bản đồ cho thấy vùng có nguy ngập lụt cao xảy lũ lụt đối tượng dễ bị tổn thương, bị chịu tác động ngập lụt cần bảo vệ có biện pháp phong tránh tổn thương Trên đồ chuyên đề phục vụ khâu chuẩn bị ứng phó trước ngập lụt xảy Khi ngập lụt xảy ra, cần sản xuất cung cấp nhanh chóng đồ trạng ngập lụt phục vụ nắm bắt tình hình ngập, đánh giá sơ tình trạng thiệt hại lập kế hoạch ứng cứu Vì cần thiết tiến hành nghiên cứu công nghệ thành lập nhanh đồ trạng ngập lụt sử dụng ảnh viễn thám, ảnh RADAR loại ảnh chịu ảnh hưởng mây Sau ngập lụt xảy ra, cần cung cấp nhanh chóng đồ trạng sau lụt để tiến hành đánh giá tổn thất, lập kế hoạch ứng cứu đạo ứng cứu phục hồi, khắc phục hậu lũ lụt Một đặc điểm quan trọng loại đồ phục vụ quản lý ngập lụt địi hỏi quy trình cung cấp nhanh sản phẩm, diện bao quát vùng rộng lơn Để đáp ứng địi hỏi cơng nghệ viễn thám GIS tỏ phù hợp phát huy mạnh công nghệ mới, cung cấp thơng tin nhanh, xác tổng th trờn din rng Để lập đồ ngập lụt với mực nớc lớn nhất, chơng trình MIKE11 lập riêng file chứa giá trị mực nớc Hmax mặt cắt sông nút ô chứa lũ đồng Độ sâu mực nớc lớn tính toán hmax thời điểm hiệu số cđa mùc níc Hmax trõ ®i cao ®é Z nỊn nút Tập chuỗi giá trị hmax số liệu đầu vào để lập đồ ngập lụt Xem bảng 3-4 3-5 kết tính giá trị Hmax ô chứa lũ vùng hạ lu lu vực sông Kôn- Hà Thanh hai năm 1999 2003 Bảng 3- 4: Cao độ mực nớc lớn ô ruộng tính toán từ trận ma năm 1999 Tên ô ruộng C256 C257 C258 D202 D203 X Y 303502.4190 305736.8689 307728.1794 286422.9085 290817.2265 1535690.8534 1535525.5781 1535881.9043 1541885.4172 1540778.2606 1541156.331 Hmax Tªn (m) 2.81 2.9 2.55 13.83 13.3 Hmax « ruéng H266 H267 H268 H269 H270 X Y 300325.8186 299614.6481 300812.1138 300110.2484 301224.2726 1531907.9050 1531756.3926 1529119.8492 1527816.4106 1527683.4922 (m) 4.69 4.5 4.1 4.29 3.92 D204 D205 D206 D207 291987.0076 293786.5967 1541285.6691 295319.0739 1543000.2055 297156.6591 1543883.7243 1544694.487 12.32 10.89 8.68 6.92 H271 H272 H273 H274 301513.9626 303160.4367 303924.3285 303181.3322 1528611.1005 1529883.0023 1528659.0307 1527842.3962 3.96 2.39 2.13 2.11 D208 298941.3912 1544417.738 6.11 H275 305823.4616 1529779.6602 1.23 D209 301877.5085 4.03 H276 300614.4362 1526789.3912 1525540.744 4.21 D210 D211 304121.7833 1544261.3050 306369.6960 1543202.3187 308445.883 3.85 2.27 H277 H278 303389.6595 304617.6888 1524458.2330 2.12 2.62 D212 D213 D215 1541101.6697 294210.5437 1545211.2880 288849.9131 1539035.4582 1.93 8.14 13.08 H279 H280 H281 302146.2041 1526911.3872 303510.6600 1525814.8629 305775.6570 1527153.5190 1540431.816 3.85 2.43 2.08 D216 D217 D218 D219 D220 D221 293677.5411 296523.5268 298217.3270 299708.3764 301903.4360 304773.5425 1539210.6156 1542249.9551 1542222.0092 1543249.1087 1542835.9804 1541976.0666 1541083.435 10.41 7.85 5.82 4.9 4.17 2.37 K200 K201 K238 K239 K240 K241 278070.7667 283467.7024 290018.5063 293776.1118 295658.3751 297448.6425 1540495.6102 1537046.9432 1536048.2598 1536263.4358 1535967.9527 16.72 14.18 10 10.06 7.51 6.12 D222 G223 G224 307009.7825 291800.1697 1538258.2521 294118.440 1538467.2468 2.64 12.05 10.2 K242 K243 K244 283081.8670 1537400.3088 286634.0323 1535188.2860 286869.0626 1538442.4215 15.9 14.02 16.1 60 G225 G226 295501.2181 1539799.7715 298023.2462 1540213.6700 1540444.479 8.64 7.82 K245 K246 287923.3538 1536925.0472 290145.8010 1534813.6260 13.18 13.08 G227 G228 300024.3074 302394.0537 1540278.6939 5.78 4.85 K247 K248 293572.7505 1534219.3990 295924.0185 1534767.8062 1534587.497 11.52 9.95 G229 G230 304386.5110 1539977.3095 307170.3960 1539909.8050 3.76 2.04 K249 S260 298048.2580 300674.1363 1534933.3516 1534486.376 7.04 4.13 G231 G232 G233 G234 291134.8981 294775.7268 297045.8135 299513.7511 1537930.1820 1537728.7789 1537918.8196 1538110.0104 11.65 4.32 3.5 S261 S262 S263 T250 303001.8113 306200.7177 1533619.7008 306050.3333 1532151.3070 299733.2067 1536409.0969 1537164.658 3.5 2.77 1.94 5.43 G235 G236 G237 H264 H265 302388.2298 304996.6938 307140.9378 302505.3036 300408.8229 1538576.3301 1539022.5454 1538975.6054 1532409.3522 1532721.4789 3.47 3.75 3.28 3.85 4.7 T251 T252 T253 T254 T255 T259 301452.9510 303025.5033 303918.2075 305865.9041 300811.4621 306936.1577 3.55 3.53 2.7 1.79 3.91 1.53 1537508.7019 1537201.6663 1537265.1999 1535905.4093 1536960.8848 61 Bảng 3- 5: Cao độ mực nớc lớn ô ruộng tính toán từ trận ma năm 2003 Tên ô ruộng Hma X Y x Tªn Hmax X Y H266 H267 H268 H269 H270 H271 H272 H273 H274 H275 H276 300325.8186 299614.6481 300812.1138 300110.2484 301224.2726 301513.9626 303160.4367 303924.3285 303181.3322 305823.4616 300614.4362 1531907.9050 1531756.3926 1529119.8492 1527816.4106 1527683.4922 1528611.1005 1529883.0023 1528659.0307 1527842.3962 1529779.6602 1526789.3912 1525540.744 5.27 6.9 5.94 5.53 5.07 5.32 3.14 3.14 3.32 2.42 5.68 « ruéng (m) C256 C257 C258 D202 D203 D204 D205 D206 D207 D208 D209 303502.4190 305736.8689 307728.1794 286422.9085 290817.2265 291987.0076 293786.5967 295319.0739 297156.6591 298941.3912 301877.5085 1535690.8534 1535525.5781 1535881.9043 1541885.4172 1540778.2606 1541156.3314 1541285.6691 1543000.2055 1543883.7243 1544694.4875 1544417.7384 (m) 2.32 2.33 2.13 13.08 11.67 10.67 9.35 9.89 7.07 6.29 5.37 D210 D211 304121.7833 306369.6960 308445.883 1544261.3050 1543202.3187 3.88 3.2 H277 H278 303389.6595 304617.6888 1524458.2330 2.9 3.95 D212 D213 D215 294210.5437 288849.9131 1541101.6697 1545211.2880 1539035.4582 2.19 8.46 12.42 H279 H280 H281 302146.2041 1526911.3872 303510.6600 1525814.8629 305775.6570 1527153.5190 1540431.816 4.92 4.1 3.26 D216 D217 D218 D219 D220 D221 D222 G223 293677.5411 296523.5268 298217.3270 299708.3764 301903.4360 304773.5425 307009.7825 291800.1697 294118.440 1539210.6156 1542249.9551 1542222.0092 1543249.1087 1542835.9804 1541976.0666 1541083.4358 1538258.2521 10.2 6.17 6.12 5.42 5.44 5.29 2.35 10.12 K200 K201 K238 K239 K240 K241 K242 K243 278070.7667 283467.7024 290018.5063 293776.1118 295658.3751 297448.6425 283081.8670 286634.0323 1540495.6102 1537046.9432 1536048.2598 1536263.4358 1535967.9527 1537400.3088 1535188.2860 16.47 13.75 12.88 10.88 9.33 8.21 16.02 15.06 G224 G225 G226 G227 G228 295501.2181 298023.2462 300024.3074 302394.0537 1538467.2468 1539799.7715 1540213.6700 1540444.4793 1540278.6939 9.81 9.33 8.05 6.81 5.43 K244 K245 K246 K247 K248 286869.0626 287923.3538 290145.8010 293572.7505 295924.0185 1538442.4215 1536925.0472 1534813.6260 1534219.3990 1534767.8062 1534587.497 15.44 14.59 12.05 11.09 9.29 G229 G230 304386.5110 307170.3960 1539977.3095 1539909.8050 5.27 2.92 K249 S260 298048.2580 300674.1363 1534933.3516 1534486.376 7.77 5.6 G231 G232 G233 G234 291134.8981 294775.7268 297045.8135 299513.7511 1537930.1820 1537728.7789 1537918.8196 1538110.0104 11.98 9.82 7.86 6.51 S261 S262 S263 T250 303001.8113 306200.7177 1533619.7008 306050.3333 1532151.3070 299733.2067 1536409.0969 1537164.658 3.97 2.11 2.03 6.61 G235 G236 G237 H264 302388.2298 304996.6938 307140.9378 302505.3036 1538576.3301 1539022.5454 1538975.6054 1532409.3522 5.58 4.26 3.99 4.35 T251 T252 T253 T254 301452.9510 303025.5033 1537508.7019 303918.2075 1537201.6663 305865.9041 1537265.1999 5.29 4.91 3.96 3.42 62 H265 300408.8229 1532721.4789 5.27 T255 T259 300811.4621 1535905.4093 306936.1577 1536960.8848 3.86 2.05 Kết lập đồ ngập lụt: Công tác quy hoạch phòng lũ, lụt, dự báo lũ công việc cấp thiết nhiệm vụ phòng tránh thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại cho khu vực hay tỉnh Các thông tin biết trớc diễn biến lũ, lụt giúp nhà quản lý định việc tổ chức phòng tránh nh sơ tán dân, bảo vệ công trình để giảm thiệt hại đến mức thấp Các thông tin xác với thời gian dự báo dài chi tiết diễn biến lũ lụt giúp công tác phòng tránh hiệu Sau sử dụng mô hình tổng hợp MIKE11 để diễn toán lũ sông, ngập tràn bÃi toàn lu vực sông nhằm xác định đặc trng dòng chảy theo thời gian không gian lu vực nh kết đà ghi bảng trên, công nghệ mô hình sè ®é cao DEM thùc hiƯn trun sè liƯu mùc nớc vẽ diễn biến ngập theo không gian đồ Từ số liệu đa đợc hai đồ năm 1999, (trận ma ngày 30/XI đến 7/XII) đồ năm 2003 (trận ma ngày 14/X đến 21/X) Đà xây dựng đợc đồ nguy ngập lụt ứng với hai năm 1999 2003 Tổng diện tích ngập lớn toàn khu vực hạ lu sông năm 1999 đợc thống kê bảng sau: Bảng 3- 6: Diện tích tơng ứng với độ sâu ngập năm 1999 TT Độ sâu ngập Diện tích ngập (m) (ha) 0-0.5 4895.36 0.5-1.0 5260.16 1.0-1.5 6661.76 1.5-2.0 7093.12 2.0-3.0 8596.48 3.0-4.0 2333.44 4.0-5.0 Kh«ng ngËp Tỉng céng 34840.32 Tỉng diƯn tÝch ngËp lín nhÊt toàn khu vực hạ lu sông năm 2003 đợc thống kê bảng sau: Bảng 3- 7: Diện tích tơng ứng với độ sâu ngập năm 2003 TT Độ sâu ngËp DiÖn tÝch ngËp (m) (ha) 0-0.5 3848.96 0.5-1.0 4521.6 63 Tæng céng 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-3.0 3.0-4.0 4.0-5.0 5175.68 6593.28 12286.72 2023.68 Kh«ng ngập 34449.92 Tổng diện tích ngập lớn Năm 1999, diện tích ngập 34840.32 năm 2003 34449.92ha - Vùng hạ lu gần Đầm Thị Nại Độ sâu ngập phía hạ lu lên tới 3-4m, - Vùng diện tích ngập nhiều độ sâu ngập 2-3m chiếm tới 8596.48 vào năm 1999 12286.72 vào năm 2003 So sánh hai diện ngập hai trận lũ năm 1999 2003, nhận thấy diện tích ngập năm 1999 có diện rộng hơn, mức độ ngập sâu lớn điều lý giải nh sau: - Do tổng lợng ma năm 1999 lớn đỉnh ma xuất năm 2003 Diện tích có diện tích ngập từ 3-4m năm 1999 lớn năm 2003 là:390.0 64 Hình 3-13: Bản đồ ngập lụt lu vực sông Kôn, Hà Thanh năm 1999 65 Hình 3-14: Bản đồ ngập lụt lu vực sông Kôn, Hà Thanh năm 2003 66 Hình 3-15: Bản đồ ngập lụt lu vực sông Kôn, Hà Thanh năm 2009 67 Hình 3-16: Bản đồ trạng ngập lớn vùng hạ lu sông Kôn - Hà Thanh trận lũ năm 2003 68 69 Hình 3-17: Bản đồ trạng ngập lớn vùng hạ lu sông Kôn - Hà Thanh trận lũ năm 1999 70 3.6 Lp bn hin trng vựng ngập ảnh viễn thám RADAR 3.6.1 Xử lý tư liu nh RADAR T liệu đợc sử dụng phần thực nghiệm ALOS-PALSAR - Ngày chụp: 5/11/2009 - Loại ¶nh: "Fine" - Kªnh ¶nh: L-band - Bíc sãng: 23.6cm - Ph©n cùc: HH - Møc xư lý: Level 1.5 - Độ phân giải: 6.25m ảnh RADA ứng dụng cho nghiên cứu ngập lụt đợc xử lý theo bớc sau - Định chuẩn ảnh - Lọc ảnh Bộ lọc đợc sử dụng nhóm Adaptive Nhóm lọc không thay đổi giá trị trung bình cục (local mean) mà làm giảm độ lệch chuẩn cục (local standard deviation), cho ảnh mịn so với ảnh gốc bảo toàn đợc cấu trúc bờ ranh giới Theo nhiều thử nghiệm loạt ảnh đồng thời có tham khảo tài liệu có liên quan với lọc có kích thớc trung bình 7x7 pixel cho kÕt qu¶ tèt nhÊt Trong nhãm bé läc có loại lọc sau đợc sử dụng: a Lọc Gamma: đợc dùng để loại bỏ nhiễu tần số cao mà bảo toàn đợc đặc trng tần số cao (tức bờ ranh giới) b Läc Frost: Sư dơng mét ma trËn träng sè kh«ng cố định mà thay đổi tùy thuộc vào giá trị thống kê cục ảnh, đợc tính phạm vi cửa sổ kích thớc lọc có tâm điểm đích xét - Nắn chỉnh hình học Bản chất việc nắn chỉnh hình học xây dựng mối tơng quan hệ tọa độ ảnh đo hệ tọa độ quy chiếu chuẩn Sau nắn xong ảnh đầu tiên, ảnh lại đợc nắn theo ảnh đà nắn để đảm bảo độ xác chồng nhiều date ảnh lên trình xử lý đa thời gian 71 - Chuyển đổi giá trị Power sang dB - ChiÕt t¸ch vïng ngËp níc Sau xư lý nhiễu hiệu chỉnh hình học ảnh PALSAR, tiến hành chiết tách thông tin tình trạng ngập nớc Công đoạn tách nớc đợc xử lý phần mềm ENVI theo phơng pháp "Density Slice" - Thành lập Bản đồ ngập lụt Kết công đoạn chiết tách vùng ngập nớc đợc xuất dạng vector (shape file) kết hợp với liệu GIS cộng với Bản đồ Tổn thơng vùng để làm Bản ®å ngËp lôt 3.6.2 Chiết tách vùng ngập từ ảnh RADAR Việc phân tích ảnh RADAR dựa vào trạng vùng ngập lũ, mà thực tế chúng có mối liên hệ với bề mặt trơn nhẵn, thông tin đối tợng tán xạ trở lại vệ tinh vùng ngập đợc tạo tông màu tối ảnh SAR (trong điều kiện thời tiết gió to sóng to) Còn với loại đối tợng khác nh thực vật lại có tông màu sáng theo chế phản xạ đối tợng ảnh RADAR Tất loại ảnh SAR phải đợc tiền xử lí trớc đa vào sử dụng Công tác tiền xử lí ảnh RADAR chủ yếu gồm hiệu chỉnh hình học, hiệu chỉnh xạ lọc nhiễu Xử lí ảnh ALOS-PALSAR + Xử lí hình học: ảnh ALOS-PALSAR đợc nắn theo phơng pháp trực giao đa hệ toạ độ VN-2000 phần mềm WinAsean Việc nắn chỉnh hình học phần mềm đợc thực nh sau: - Công đoạn chọn điểm đợc rải toàn cảnh, điểm đợc chọn phải đảm bảo cho giá trị độ cao tăng dần từ thấp đến cao nhằm giảm tối đa ảnh hởng chênh cao địa hình đến chất lợng hình ảnh Số lợng điểm đợc chọn cảnh thờng 12 điểm - Mô hình số độ cao (DEM) phục vụ cho công tác nắn ảnh trực giao đợc thành lập từ đồ địa hình tỉ lệ 1:25.000 72 - ảnh ALOS-PALSAR sau đợc nắn đảm bảo độ xác với sai số không vợt pixel + Lọc nhiễu: Trong phần thực nghiệm cha ®đ ®iỊu kiƯn ®Ĩ thư nghiƯm phÐp läc ®a thời gian nên phơng pháp lọc nhiễu đợc áp dụng Enhanced Frost với cửa sổ lọc 7x7, công đoạn đợc thực phần mềm ENVI Đây phơng pháp vừa bảo toàn đợc đờng biên cấu trúc ảnh gốc đồng thời làm tăng cờng độ tơng phản đáng kể Do phù hợp với việc chiết tách thông tin xác định vết ngập lũ Kết thu đợc ảnh PALSAR tốt, vùng ngập sau lọc có cấu trúc mịn, giá trị độ xám đồng đều, tách biệt hẳn so với đối tợng khác việc chiết tách vết ngập thuận lợi dễ dàng + Phân đoạn ảnh chiết tách vết lũ: Việc phân đoạn chiết tách vết ngập đợc thực phần mềm ENVI công cụ Density Slicing Đây phơng pháp đơn giản, chủ yếu đợc ứng dụng để tách biệt đối tợng có độ đồng tơng đối mặt giá trị độ xám nh đối tợng nớc, Nếu ảnh RADAR đợc xử lý lọc nhiễu tốt phơng pháp cho kết với độ tin cậy cao Vùng ngập lũ ảnh sau đợc lọc chúng có giá trị xám độ thấp vùng không bị ảnh hởng lũ có giá trị độ xám cao Biểu đồ Histogram ảnh sau tăng cờng chất lợng có hai đỉnh, vùng hai đỉnh ta sử dụng ngỡng giá trị để phân đoạn ảnh vùng khô vùng ngập Trên thực tế, phân cực đơn ảnh RADAR phụ thuộc nhiều vào tán xạ bề mặt đối tợng, bên cạnh có khác đối tợng với cấu trúc khác nên phơng pháp chia ngỡng phơng pháp phù hợp để nhận dạng chiết tách thông tin vùng bị ảnh hởng lũ Dới kết xử lý chiết tách vết ngập ảnh ALOS-PALSAR: 73 Hình 3-18: Bản đồ trạng ngập lụt năm 2009 đợc chiết tách từ ảnh ALOSPALSAR 74