NGHIÊN cứu ĐÁNH GIÁ NGUY cơ TAI BIẾN lũ ỐNG, lũ QUÉT HUYỆN bắc yên, TỈNH sơn LA với sự hỗ TRỢ của CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN HỮU VIỆT HIỆU

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT
HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ
VIỄN THÁM VÀ GIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN HỮU VIỆT HIỆU

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TAI BIẾN LŨ ỐNG, LŨ QUÉT
HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ
VIỄN THÁM VÀ GIS
Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC THẠCH

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................................... 4
1.1. Đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu ................................................. 4
1.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................................... 4
1.3. Tổng quan về lũ ống, lũ quét ............................................................................................ 4
1.3.1. Khái niệm .......................................................................................................................... 4
1.3.2. Phân loại lũ quét và phương pháp nhận dạng lũ quét ....................................................... 4
1.3.3. Các nhân tố gây ra lũ quét ................................................................................................. 6
1.3.4. Đặc điểm cơ bản của lũ quét ............................................................................................. 9
1.3.5. Các giai đoạn hình thành lũ quét ..................................................................................... 10
1.3.6. Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét........................................................................... 10
1.4. Ứng dụng của GIS và viễn thám trong nghiên cứu và cảnh báo lũ ............................ 11
1.4.1. Ứng dụng của viễn thám trong xác đinh mật độ che phủ................................................ 11
1.4.2. Khả năng ứng dụng GIS trong nghiên cứu và phân tích lũ quét ..................................... 12
1.4.3. Tích hợp giữa viễn thám và GIS ..................................................................................... 12
1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu lũ ống, lũ quét trên thế giới và Việt Nam .............. 23
1.5.1. Trên thế giới .................................................................................................................... 23
1.5.2. Tại Việt Nam ................................................................................................................... 28
1.6. Quá trình nghiên cứu ...................................................................................................... 31
1.6.1. Ngoại nghiệp ................................................................................................................... 31
1.6.2. Nội nghiệp ....................................................................................................................... 31
1.6.3. Cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu Lũ ống, lũ quét ......................................................... 33
CHƯƠNG 2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............... 36
2.1. Vị trí địa lý và phân chia hành chính ............................................................................ 36
2.2. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên ................................................................... 37
2.2.1. Địa hình ........................................................................................................................... 37
2.2.2. Khí hậu, thủy văn ............................................................................................................ 37
2.2.3. Tài nguyên đất ................................................................................................................. 39

2.2.4. Tài nguyên rừng, thảm thực vật, động vật ...................................................................... 40
2.2.5. Tiềm năng du lịch............................................................................................................ 41
2.2.6. Khoáng sản ...................................................................................................................... 41
2.3. Đặc điểm kinh tế - xã hội ................................................................................................ 41
2.3.1. Dân số, lao động, việc làm và thu nhập .......................................................................... 41


2.3.2. Kinh tế ............................................................................................................................. 42
2.3.3. Xã hội .............................................................................................................................. 47
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................. 51
3.1. Thành lập bản đồ hiện trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ................ 51
3.2. Thành lập các bản đồ đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ
quét ........................................................................................................................................... 58
3.2.1. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của độ dốc với lũ ống, lũ quét ........................... 58
3.2.2. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của tích tụ dòng chảy (chỉ số ẩm ướt –wetnees
index) ........................................................................................................................................ 61
3.2.3. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng mật độ sông suối đối với lũ ống, lũ quét ........... 66
3.2.4. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của các đơn vị địa mạo với lũ ống, lũ quét ........ 69
3.2.5. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của thổ nhưỡng đối với lũ ống, lũ quét .............. 71
3.2.6. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của lượng mưa đối với lũ ống, lũ quét ............... 72
3.2.7. Thành lập bản đồ đánh giá ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đối với lũ ống, lũ quét ...... 74
3.2.8. Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của đường giao thông với lũ ống, lũ quét ................ 75
3.2.9. Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của hiện trạng sử dụng đất với lũ ống, lũ quét ........ 77
3.2.10.Thành lập bản đồ vùng ảnh hưởng của rừng với lũ ống, lũ quét ................................... 79
3.3. Thành lập bản đồ dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ....... 81
3.3.1. Xác định trọng số các yếu tố ảnh hưởng đến lũ ống, lũ quét .......................................... 81
3.3.2. Kết quả và kiến nghị biện pháp phòng tránh lũ ống, lũ quét .......................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 89
PHỤ LỤC ................................................................................................................................ 91

DANH MỤC HÌNH
Hình1.1. Mối quan hệ của các nhân tố hình thành lũ quét...........................................7
Hình1.2. Mô phỏng lưu vực và bản đồ chỉ số ẩm ướt tách từ mô hình số DEM ........16
Hình1.3. Các loại lũ khác nhau ở các vùng trong một lưu vực sông ..........................18
Hình1.4. Sơ đồ đường đẳng thời gian di chuyển ra tới cửa của nước mặt .................20
Hình1.5. Biểu đồ diện tích theo thời gian di chuyển ra tới cửa của nước mặt ...........20
Hình1.6. Quá trình xử lý các lớp thông tin xây dựng bản đồ dự báo Lũ ....................32
Hình1.7. Mô hình số độ cao huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .........................................34
Hình 2.1. Bản đồ hành chính huyện Bắc Yên .............................................................. 36
Hình 3.1. Ảnh lansat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La……………………………………52
Hình 3.2. Kết quả giải đoán ảnh landsat huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ........................56
Hình 3.3. Bản đồ hiện trạng lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ..................57
Hình 3.4. Dữ liệu đường bình độ huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ...................................58
Hình 3.5. Mô hình DEM huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La................................................59
Hình 3.6. Dữ liệu độ dốc huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ...............................................59
Hình 3.7. Kết quả sau khi xác định độ nhạy cảm của lớp độ dốc với lũ ống, lũ quét .61
Hình 3.8. Dữ liệu DEM huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La ..................................................62
Hình 3.9. Kết quả fd = flowdirection(dem) .................................................................63
Hình 3.10. Kết quả sca = flowaccumulation(fd)..........................................................63
Hình 3.11. Kết quả tính toán cho lớp slope slope = ( slope(dem) * 1.570796 ) / 90 ...64
Hình 3.12. Kết quả tan_slp = con( slope > 0, tan(slope), 0.001 ) ................................ 64
Hình 3.13. Kết quả sca_scaled = ( sca + 1 ) * cellsize ................................................65
Hình 3.14. Dữ liệu tích tụ dòng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees index) .......................65
Hình 3.15. Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của lớp dữ liệu tích tụ dòng chảy (chỉ số
ẩm ướt - wetnees index) với lũ ống, lũ quét ..................................................................66


Hình 3.16. Dữ liệu thủy văn huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ..........................................67
Hình 3.17. Mật độ sông suối huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .........................................68

Hình 3.18. Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của mật độ sông suối với lũ ống, ........69
Hình 3.19. Dữ liệu địa mạo huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ...........................................70
Hình 3.20. Kết quả sau khi tính toán mức độ nhạy cảm của địa mạo với lũ ...............71
Hình 3.21. Dữ liệu thổ nhưỡng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .....................................71
Hình 3.22. Kết quả sau khi tính toán độ nhạy cảm của thổ nhưỡng với lũ .................72
Hình 3.23. Dữ liệu lượng mưa huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ......................................73
Hình 3.24. Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của lượng mưa với lũ ống, lũ quét ......74
Hình 3.25. Dữ liệu thực vật huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ...........................................74
Hình 3.26. Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của thực vật với lũ ống, lũ quét ...........75
Hình 3.27. Dữ liệu giao thông huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .......................................76
Hình 3.28. Kết quả sau khi tính toán độ nhạy cảm của lớp giao thông với lũ ống,.....77
Hình 3.29. Dữ liệu hiện trạng sử dụng đất huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ....................78
Hình 3.30. Kết quả sau khi tính toán độ nhạy cảm của lớp hiện trạng sử dụng đất với
lũ ống, lũ quét ................................................................................................................79
Hình 3.31. Dữ liệu rừng huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La ................................................80
Hình 3.32. Kết quả sau khi tính độ nhạy cảm của rừng với lũ ống, lũ quét ................81
Hình 3.33. Chồng lớp bản đồ bằng công cụ Union .....................................................83
Hình 3.34. Dữ liệu dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La .......84


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Bảng khóa giải đoán các đối tượng trên ảnh Landsat huyện Bắc Yên, tỉnh
Sơn La

......................................................................................................................53

Bảng 3.2. Đánh giá ảnh hưởng của độ dốc với lũ ........................................................60
Bảng 3.3. Kết quả tính toán diện tích lớp độ dốc .........................................................60
Bảng 3.4. Kết quả sau khi tính toán cho lớp độ dốc .....................................................61
Bảng 3.5. Kết quả tính toán của lớp dữ liệu tích tụ dòng chảy (chỉ số ẩm ướt - wetnees

index)

......................................................................................................................66

Bảng 3.6. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của mật độ sông suối với lũ ống, lũ quét .......67
Bảng 3.7. Kết quả tính toán của lớp dữ liệu thủy văn ..................................................68
Bảng 3.8. Đánh giá độ nhảy cảm của địa mạo với lũ ống, lũ quét ............................... 70
Bảng 3.9. Kết quả sau khi tính toán lớp dữ liệu thổ nhưỡng ........................................71
Bảng 3.10. Kết quả tính toán lớp dữ liệu lượng mưa ..................................................73
Bảng 3.11. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu thực vật.................................................75
Bảng 3.12. Đánh giá ảnh hưởng của hệ thống giao thông đối với lũ ống, lũ quét .......76
Bảng 3.13. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu giao thông.............................................77
Bảng 3.14. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu hiện trạng sử dụng đất ..........................78
Bảng 3.15. Kết quả tính toán cho lớp dữ liệu rừng ......................................................80
Bảng 3.16. Bảng đánh giá cho điểm các lớp thông tin với lũ ống, lũ quét ..................82
Bảng 3.17. Ma trận so sánh tương quan cặp và xác định trọng số của yếu tố gây lũ ống,
lũ quét

....................................................................................................................82

Bảng 3.18. Kết quả tính toán tổng tiêu chí và điểm đánh giá ......................................84
Bảng 3.19. Kết quả phân vùng nguy cơ lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La 85
Bảng 3.20. Thống kê dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét theo cấp xã ............................... 85


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
GIS: Geography Infomation System: Hệ thống thông tin địa lý
DEM: Digital Elevation Model: Mô hình số độ cao
CSDL: Cơ sở dữ liệu
DL: dữ liệu

UNESCO: United Nations Educational Scientific and Cultural Organization: Tổ chức
giáo dục, khoa học và văn hóa của Liên hợp quốc
GIS ( Geographic Information System ) Hệ thống Thông tin Địa lý
HTTTĐL: Hệ thống Thông tin Địa lý
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): Chỉ số khác biệt thực vật
DEM (Digital Evaluation Model) Mô hình độ cao số
R (Red): Kênh đỏ
G (Green): Kênh xanh
B (Blue): Kênh lục
NIR (Near-infrared): Hồng ngoại gần
SWIR (Short-wavelength infrared): Hồng ngoại sóng ngắn
QL: Quốc lộ
MSS (MultiSpectral Scanner): Hệ thống quét đa phổ


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các Thầy, Cô,
các bạn đồng nghiệp và đặc biệt là PGS. TS Nguyễn Ngọc Thạch, người hướng dẫn
khoa học đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn CN. Bùi Đăng Nguyên chuyên viên phòng Tài nguyên &
Môi trường UBND huyện Bắc Yên cùng các đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện để tác
giả có thể hoàn thành luận văn một cách tốt nhất.
Trong thời gian thực hiện luận văn, tác giả còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ
trong các lĩnh vực khác nhau kể cả trong và ngoài chuyên môn mà ở đây không thể kể
ra hết được. Tác giả xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đặc biệt là các bạn học
viên khóa 2012-2014 đã tận tình trao đổi, đóng góp và động viên tôi rất nhiều để giúp
đỡ tôi hoàn thành được luận văn này.
Hà Nội, tháng 09/2014

Tác giả

Nguyễn Hữu Việt Hiệu


MỞ ĐẦU
Việc nghiên cứu cảnh báo lũ quét hiện nay đang là vấn đề được các nhà khoa học
quan tâm đến, trong đó việc phân vùng khả năng xuất hiện lũ quét là việc cần làm trước
hết để phục vụ cho công tác cảnh báo và phòng chống giảm nhẹ thiên tai lũ quét.
Lũ quét là một dạng thiên tai xảy ra ở hầu khắp các nước trên thế giới, đặc biệt ở
vùng trung du, miền núi và các lưu vực sông chịu ảnh hưởng của gió mùa, bão, áp thấp
và hội tụ nhiệt đới. Nước ta nằm trong khu vực được xem là có tiềm năng tự nhiên sinh
ra lũ quét rất cao vì trên 70% diện tích đất là đồi núi, đặc biệt là vùng Tây Bắc, là vùng
kinh tế miền núi, khó khăn, thiếu nước và thường xảy ra lũ quét, lũ ống, lũ bùn đá, do
đó việc nghiên cứu cảnh báo lũ quét vùng núi Tây Bắc là cần thiết để từ đó có thể đưa
ra các giải pháp cần thiết phòng tránh lũ quét.
Huyện Bắc Yên là một trong những huyện vùng cao của tỉnh Sơn La,cách trung
tâm thành phố Sơn La 100 km về hướng Đông, phía Bắc và Tây Bắc giáp huyện Trạm
tấu (tỉnh Yên Bái); phía Nam và Đông Nam giáp các huyện Mộc Châu, Yên Châu; phía
Tây giáp huyện Mai Sơn; phía Đông giáp huyện Phù yên, có đặc điểm địa hình và khí
hậu đa dạng. Độ cao trung bình so với mặt biển là 1.000m, có đỉnh Phusaphin cao
2.879m; địa hình chia cắt, nhiều núi cao, khe sâu, độ dốc lớn, 85% diện tích có độ dốc
hơn 25 º, có Hồ Sông Đà chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua 6 xã, 46 bản. Sông
Đà chảy qua huyện. Ngoài ra còn có nhiều sông suối nhỏ khác có tiềm năng phong phú
cho phát triển hệ thống thủy điện vừa và nhỏ. Hệ thống giao thông đường thuỷ thuận lợi
cho lưu thông hàng hoá,vận tải...
Bắc Yên là một trong các huyện thường xuyên xảy ra lũ ống, lũ quét trong tỉnh
Sơn La, do tính chất bất thường nên thường xuyên gây ra hậu quả nghiêm trọng, do đó
việc tìm hiểu cơ chế hình thành từ đó xây dựng bản đồ dự báo là vấn đề cấp thiết. Để
phù hợp với quy mô của một luận văn tác giả đã lựa chọn Huyện Bắc Yên là khu vực

nghiên cứu.
Đứng trước tính cấp thiết như vậy đề tài:“Nghiên cứu đánh giá nguy cơ tai biến
lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và
GIS” là nhu cầu cần thiết của huyện Bắc yên nói riêng và các tỉnh miền núi nói chung.
 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của luận văn
-

 Mục tiêu nghiên cứu
Phát hiện những điểm có nguy cơ xảy ra lũ ống, lũ quét trên khu vực nghiên cứu
Xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ lũ ống, lũ quét trên những vùng trọng điểm của
tỉnh
1


-

Đề xuất một số biện pháp khả thi mang tính ngăn ngừa, hạn chế tác hại của lũ
ống, lũ quét trên khu vực nghiên cứu
 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi lãnh thổ
Vị trí địa lý: Bắc Yên là một huyện vùng cao của tỉnh Sơn La nằm cách trung

tâm thị xã Sơn La 95km về phía Đông Bắc. có diện tích tự nhiên là : 110.371 ha, chiếm
7,78% diện tích tự nhiên của tỉnh.
Toạ độ địa lý: 21023’23" Vĩ độ Bắc.
104010'15" Kinh độ Đông.
Phía bắc và phía Tây bắc giáp tinh Yên Bái và huyện Mường La.
Phía Nam và Đông Nam giáp huyện Yên Châu và huyện Mộc Châu.
Phía Đông giáp huyện Phù Yên.
Phía Tây và Tây Nam giáp huyện Mai Sơn.

Phạm vi khoa học
Xác định mức độ ảnh hưởng của các nhân tố gây ra lũ ống, lũ quét (địa hình, địa
chất, lượng mưa, thảm thực vật, thủy văn,…).
Dự báo các vùng có nguy cơ xảy ra lũ ống, lũ quét với các cấp độ khác nhau.
 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học
Đề tài nghiên cứu đã cho thấy được sự đa dạng trong việc kết hợp giữa Viễn thám
và hệ thông tin địa lý để nghiên cứu lập bản đồ tai biến thiên nhiên cũng như các bản đồ
chuyên đề khác.
Xử lý hệ thông tin địa lý là quá trình tích hợp nhiều lớp thông tin theo các mô
hình và bằng các hàm toán cụ thể.
 Ý nghĩa thực tiễn
Xác định mức độ ảnh hưởng của các nhân tố gây ra lũ (địa hình, địa chất, lượng
mưa, thảm thực vật, đứt gãy, thủy văn,…).
Dự báo các vùng có thể xảy ra lũ ống, lũ quét với các cấp độ khác nhau.
 Cấu trúc luận văn
MỞ ĐẦU
2


Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Chương 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Lũ ống, lũ quét tại huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La.
Phạm vi nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu là huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La.
1.2. Nội dung nghiên cứu
Ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) để xây dựng các bản đồ hợp phần
của mô hình (bản đồ hiện trạng Lũ ống, lũ quét, bản đồ đánh giá ảnh hưởng của địa chất,
địa mạo, độ dốc, mật độ sông suối, thực vât, thổ nhưỡng,… đối với Lũ ống, lũ quét). Từ
các bản đồ thành phần, ứng dụng GIS để thành lập bản đồ dự báo nguy cơ Lũ ống, lũ
quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La với các cấp độ nhạy cảm khác nhau.
Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến Lũ ống, lũ quét.
Đề xuất các giải pháp phòng tránh tai biến Lũ ống, lũ quét.
1.3. Tổng quan về lũ ống, lũ quét
1.3.1. Khái niệm
Nhiều tài liệu khoa học đã công bố, nhiều hội thảo khoa học đều đi đến một số
quan niệm chung về tai biến lũ quét như sau [1]
Lũ quét: Là hiện tượng khi có bão kèm mưa rất to, dòng chảy có tốc độ rất lớn
xuất hiện đột ngột ở vùng đất dốc. Lũ quét là xảy ra trong khu vực nhỏ và thời gian ngắn
(3-5 giờ) song gây tác hại hết sức nghiêm trọng nếu trong khu vực có dân cư sinh
sống.Việc nghiên cứu dự báo lũ quét là rất quan trọng và việc xác định loại hình của lũ
dễ dàng hơn xác định phạm vi chịu ảnh hưởng của lũ. Từ quan điểm hệ thống có thể
nhận xét: Lũ quét là một hệ thống mở nhiều nhân tố, trong hệ thống đó dòng lũ quét
được xem như kết quả hoạt động của toàn bộ hệ thống. Trong hệ thống này có rất nhiều
nhân tố thành phần. Mức độ phá hoại của dòng lũ (độ mạnh, độ nguy hiểm) được đặc
trưng bằng động năng của nó P = mv2/2 (P: động năng của dòng lũ; m: tỷ trọng của
dòng chảy [tấn/m3]; v: vận tốc dòng chảy [m/s]). Các yếu tố chi phối độ mạnh của dòng
lũ có là: Lượng mưa, độ dốc lòng sông, độ dốc sườn, vật liệu bở rời và liên kết yếu gồm
tích đọng do lũ, lũ quét - lũ bùn đá cũ, chiều dày, kiểu vỏ phong hoá và lớp phủ thực
vật,...
1.3.2. Phân loại lũ quét và phương pháp nhận dạng lũ quét

4


Lũ quét là lũ ở các suối, sông nhỏ miền núi, xảy ra bất ngờ với cường độ cao, tốc
độ nhanh, duy trì trong một thời gian ngắn và có hàm lượng chất rắn cao. Lũ quét xuất
hiện chỉ khi tồn tại hai yếu tố đồng thời:
* Tồn tại đất đá bở rời hoặc đất đá liên kết yếu trên đường đi của dòng chảy.
* Dòng chảy với vận tốc đủ lớn để cuốn trôi đất đá bở rời tạo thành pha rắn của
dòng chảy.
Có rất nhiều cách phân loại Lũ quét, song có ý nghĩa thực tế hơn cả là a) phân
loại theo nguồn gốc lò phát sinh Lũ quét; b) theo thành phần độ hạt của vật liệu rắn; c)
theo tỷ lệ nước trong dòng bùn đá; d) theo đặc điểm vận chuyển của dòng bùn đá.
Quá trình hình thành phát sinh Lũ quét có thể chia thành các nhóm sau liên quan
với các nguyên nhân: a) sự tích tụ các vật liệu bở rời trong lòng các dòng tạm thời hoặc
dòng suối nhỏ; b) chặn dòng; c) hoạt động núi lửa [2-17].
Nhóm thứ nhất: Bao gồm các lò sinh lũ nằm trong lưu vực của các suối nhỏ và
các dòng theo mùa. Đặc điểm phân biệt các lưu vực này là có mực nước mùa khô rất ít
hoặc hầu như không có, đây chính là điều kiện thuận lợi để tích tụ vật liệu. Việc hình
thành Lũ quét kiểu này trong các lò sinh lũ thường liên quan với lượng mưa to đột biến.
Đây là kiểu lò rất phổ biến và hầu hết các trận Lũ quét đều liên quan đến kiểu lò này.
Nhóm thứ hai: Liên quan đến chặn dòng có thể chia làm 2 phụ nhóm:
Phụ nhóm thứ nhất: Chặn dòng có thể do lũ, hoặc do lũ quét từ các chi lưu nhánh.
Trong trường hợp này thì khối lượng đất đá, vật liệu rắn phải đủ lớn để làm thành đập
chặn dòng tạm thời. Nguồn nước trong các dòng lũ quét này do nước bị chặn dòng tích
lại. Thời gian xảy ra lũ quét mang tính thảm họa không phụ thuộc vào lượng mưa.
Phụ nhóm thứ hai: Là hiện tượng chặn dòng cổ tạo thành các hồ, đập, các hồ chứa
nước. Việc phá hủy các đập hay nước tràn qua các đập này kéo theo các thảm họa do
nước cuốn đi và làm phát sinh lũ quét (thí dụ như đập Vaiont ở Italia bị tràn nước do
một khối lượng đất đá khổng lồ đã lũ xuống hồ làm mực nước dâng cao lên hàng trăm
mét tràn qua đập chắn cuốn trôi hàng ngàn ha ở phía dưới đập).

Nhóm thứ ba: Liên quan với hoạt động của các dòng dung nham núi lửa, ít có
khả năng xảy ra ở Việt Nam.
Qua điều tra, phân tích, thống kê các trận lũ quét xảy ra trên khu vực vùng núi,
có thể thống kê được các loại hình lũ quét chủ yếu sau:

5


- Lũ quét sườn dốc: Thường phát sinh do mưa lớn trên khu vực có độ dốc lớn, độ
che phủ thảm thực vật thưa, đất đá bở rời… là nhân tố tạo ra dòng chảy mặt sườn dốc
lớn, tập trung nước nhanh về các suối tạo nên dòng lũ quét ở phía hạ lưu.
- Lũ quét nghẽn dòng: Lũ quét thường phát sinh từ các khu vực có nhiều lũ ven
sông, suối. Đó là các khu vực đang có biến dạng mạnh, sông suối đào xẻ lòng dữ dội,
mặt cắt hẹp thường có dạng chữ V, sườn núi rất dốc. Lũ quét dễ phát sinh sau các đợt
mưa liên tục dài ngày và kết thúc bằng một trận mưa lớn. Mưa dài ngày làm cho mặt đất
bão hoà, khi mưa lớn dòng chảy mạnh, đất đá bị xói lở chân khối đất có nguy cơ trượt
làm cho khối đất này tăng khả năng mất ổn định và trượt xuống lòng suối, gây hiện
tượng hợp long dòng chảy. Lòng suối bị chặn lại đột ngột và tích nước lại ở vùng thung
lũng phía thượng lưu, tạo ra thế năng biến thành động năng hình thành lũ quét.
- Lũ ống: Mưa lớn tạo dòng lũ lớn chảy trên thung lũng hẹp và sâu
- Lũ quét do mưa lớn kết hợp với vỡ đập: Mưa lớn kết hợp với vỡ đập cũng gây
ra lũ quét trên diện rộng, gây thiệt hại đáng kể đến khu vực chịu ảnh hưởng của lũ quét.
- Lũ cát bùn: Dòng lũ cát bùn tràn xuống đường nhựa và nhà dân mang theo các
vật dụng trôi ra biển.
Việc nhận dạng lũ quét cần xây dựng được hệ thống tiêu chí để nhận dạng. Các
tiêu chí đó là: dấu hiệu lũ lớn (dấu hiệu mưa và lượng trữ nước trong sông; dấu hiệu
cường suất lũ lớn và mưa vẫn còn lớn); Mực nước trước lũ lớn (cường suất lũ dòng
chính lớn và mưa lớn).
1.3.3. Các nhân tố gây ra lũ quét
Các nhân tố hình thành lũ quét lũ quét bao gồm 3 nhóm nhân tố chính: Nhân tố

ít biến đổi, biến đổi chậm và biến đổi nhanh.
Các nhân tố trên tác động lẫn nhau và mức độ tác động này phụ thuộc rất chặt
chẽ vào loại hình lưu vực để tạo ra các dạng lũ quét khác nhau. Do vậy, việc xác định
tiêu chí hình thành lũ quét chính là phân tích sự tác động của mối quan hệ này cho mỗi
lưu vực cụ thể.

6


Hình1.1. Mối quan hệ của các nhân tố hình thành lũ quét
- Nhân tố ít biến đổi: bao gồm các yếu tố: Địa hình, địa chất, địa mạo, thổ nhưỡng...
- Nhân tố biến đổi chậm: Tình hình sử dụng đất, các chuyển động kiến tạo, biến
đổi khí hậu...
- Nhân tố biến đổi nhanh: mưa lũ, độ ẩm lưu vực, dòng chảy mặt, động đất, xói
mòn, sạt lở...
Các hình thức hoạt động của con người trên lưu vực có thể ảnh hưởng đến cả 3
nhóm nhân tố trên. Song tác động rõ nhất là tác động đến nhóm yếu tố biến đổi nhanh.
Đây là nhóm nhân tố được chọn làm đặc trưng để phân biệt lũ quét với lũ thường. Nhóm
nhân tố biến đổi chậm tham gia vào quá trình hình thành lũ quét khi quá trình biến đổi
vượt quá một ngưỡng nào đó.
Những phân tích riêng sẽ tập trung vào một số nhân tố chính và những nhận xét
về đặc điểm và vai trò của chúng đối với sự hình thành lũ quét sẽ được trình bày dưới
đây:
a.Mưa
Trong cùng một lưu vực hoặc một miền, vùng núi thường có lượng mưa lớn hơn
vùng đồng bằng, do đặc điểm địa hình có sườn núi chắn gió và các thung lũng có tác

7

dụng hút luồng không khí ẩm từ biển vào. Các tâm mưa lớn của nước ta hầu hết đều tập
trung ở các vùng núi có điều kiện địa hình như vậy.
Mưa là nhân tố quyết định gây ra lũ quét, thường tập trung trong vài giờ với
cường độ rất lớn trên diện tích hẹp từ vài chục đến vài trăm km2. Điều đó giải thích lý
do tại sao nhiều khi lũ quét xảy ra trên một số khu vực lại không đồng bộ với lũ trên
sông lớn. Mưa gây ra lũ quét thường tập trung với cường độ lớn hiếm thấy trong 1giờ
hoặc 2 giờ; Mưa với cường suất lớn có ý nghĩa quyết định trong sự hình thành lũ quét.
Mưa lớn còn là động lực chủ yếu gây ra xói mòn, sụt lở tạo thành phần rắn của dòng lũ
quét.
b.Biến đổi khí hậu toàn cầu và các hiện tượng khí hậu cực đoan
Theo số liệu thống kê cho thấy có khoảng 70 % số thiên tai là do các hiện tượng
khí tượng, thuỷ văn cực đoan gây ra. Biến đổi khí hậu là nhân tố biến đổi chậm. Nhiều
đánh giá cho rằng con người đã đóng góp đáng kể vào quá trình biến đổi này mà nguyên
nhân chủ yếu là hiện tượng phá rừng và làm huỷ hoại môi trường.
c.Địa hình
Địa hình vùng núi Việt Nam nói chung rất dốc, do đó độ dốc lòng sông lớn, đó
là một trong những điều kiện thuận lợi để phát sinh lũ quét. Ở những nơi có địa hình núi
cao thường là nơi có lượng mưa lớn và phân hoá rất mạnh. Qua khảo sát các khu vực bị
lũ quét cho thấy: Các lưu vực đã xảy ra lũ quét thường ở nơi có dạng đường cong lõm,
địa hình bị chia cắt dữ dội, sườn núi rất dốc (> 30 %). Độ dốc lòng sông ở phần đầu
nguồn rất lớn, tạo điều kiện thuận lợi hình thành lũ quét. Mặt cắt dọc sông nhiều nơi có
điểm gãy mà sau điểm này là vùng thường bị lũ quét ác liệt. Sườn núi dốc chuyển đột
ngột sang các mặt bằng bồn địa là đặc trưng của địa hình miền Trung.
Các lưu vực sinh lũ quét thường nhỏ (diện tích < 500 km2), sông suối bắt nguồn
từ các đỉnh núi cao (khoảng 1000 – 2000 m). Lưu vực có hình rẻ quạt hoặc tròn, xung
quanh có núi cao bao bọc, có hướng thuận lợi đón gió ẩm hình thành những tâm mưa.
Sườn dốc được phủ bởi lớp đất đá có độ liên kết kém, dễ xói mòn, sụt lở. Khi có mưa
lớn, lũ quét kéo theo nhiều vật rắn: đá, cát, sỏi, cây cối.
d.Mạng lưới sông suối
Địa hình chia cắt tạo nên mạng lưới sông suối dày đặc. Ớ vùng đầu nguồn, nhiều

nơi mật độ sông suối lớn hơn 1 km/km2, thậm chí tới 2 km/km2. Độ dốc lòng sông, suối
lớn nên thời gian tập trung dòng chảy ngắn, tốc độ dòng chảy lớn, năng lượng, sức tải
lớn. Độ dốc lòng sông, suối lớn nên dòng nước lũ thường cuốn theo nhiều đất đá, cây
8


cối do xói mòn, sụt lở như đã xảy ra ở nhiều nơi thuộc vùng Tây Bắc nước ta, có nơi trở
thành lũ bùn đá.
Sông, suối chảy giữa những kẽ núi, mặt cắt ngang thường có dạng chữ V hoặc
chữ U sâu và hẹp. Chảy qua các bậc thềm địa hình, mặt cắt dọc sông thay đổi phức tạp
kéo theo sự thay đổi mặt cắt ngang. Nơi thu hẹp, sông sâu thẳng, nơi mở rộng ở các
thung lũng, sông chảy quanh co, có bãi tràn rộng, thường có điểm quần cư, phát triển
kinh tế mạnh cũng chính là vùng chịu tác động mạnh mẽ của lũ quét.
e.Rừng và thảm phủ thực vật
Rừng, lớp phủ thực vật là những yếu tố biến đổi chậm. Song do tác động của con
người, sự suy thoái đến một “ngưỡng” mà vai trò lá chắn của rừng không còn nữa, tổ
hợp với các điều kiện khác làm lũ quét xuất hiện nhiều hơn.
Cho đến nay, ở nước ta lớp phủ rừng bị phá nghiêm trọng. Khảo sát các lưu vực
đã xảy ra lũ quét tỷ lệ rừng còn lại rất thấp, nhiều nơi còn dưới 5 % (Nậm Lay 2 %, Nậm
Na 5 %, Nậm Pàn 2 %, Ngòi Thia 3 %, Sa Pa 3 %, Tràng Sá 5 %,...).
Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đều đi đến nhận định: Rừng có tác dụng
điều tiết dòng chảy mặt và dòng chảy lũ. Khảo sát sự thay đổi các đặc trưng lũ như thời
gian lũ lên TL, chênh lệch giữa lưu lượng đỉnh lũ QMAX và lưu lượng trước đỉnh 1 giờ
DQ khi lớp phủ rừng giảm. Trong những trận mưa tương tự nhận thấy sự rút ngắn thời
gian rõ rệt khi lũ lên, sự tăng nhanh DQ và lưu lượng đỉnh lũ QMAX .
1.3.4. Đặc điểm cơ bản của lũ quét
Tính bất ngờ: khoảng thời gian từ khi xuất hiện đến khi đạt đỉnh lũ thường rất
ngắn. Do vậy thường khó khăn trong dự báo, cảnh báo lũ quét một cách hiệu quả ở trình
độ khoa học, kỹ thuật hiện nay ở nước ta.
Tính ngắn hạn và ác liệt: lũ quét thường tồn tại trong thời gian ngắn, thường kết

thúc sau 10 – 18 giờ, rất ít khi quá 1 ngày, nước lũ lớn xói mòn, rửa trôi khối lượng rất
lớn vật chất rắn từ các sườn núi dốc rồi trở thành dòng bùn – nước – vật rắn tập trung
hầu như đồng thời và rất nhanh. Do đó, tốc độ dòng nước trong lũ quét rất nhanh, khác
hẳn lũ thường, lại có đỉnh rất lớn, hơn hẳn đỉnh lũ (có khi gấp 2 – 5 lần) trong điều kiện
mưa tương đương do cơ chế hình thành và vận động khác hẳn. Như thế, để giảm hoặc
loại trừ tính ngắn hạn của lũ quét, các biện pháp phải hướng vào kéo dài thời gian lũ lên
là chủ yếu và lũ xuống và trên căn bản là hướng vào tăng thời gian tập trung dòng lũ ở
lưu vực, từ đó cũng giảm hẳn tính ác liệt của lũ (giảm đỉnh lũ, tần suất lũ lên, xuống,
lưu tốc dòng sông …).
9


Tính đậm đặc: Dòng lũ quét khác hẳn dòng lũ nước thường bởi tỷ lệ vật chất rắn
rất lớn. Trong quá trình hình thành và vận động, tỷ lệ vật rắn trong dòng lũ quét không
ngừng tăng lên, tăng mạnh nhất ở khu vực 2 – khi chuyển động từ trên núi cao (giai đoạn
qua triền dốc) xuống thung lũng. Lượng chất rắn thường chiếm 3 – 10 %, thậm chí trên
10 % trong dòng lũ để trở thành dạng lũ bùn đá. Để giảm và hạn chế tác động đặc tính
này của dòng lũ quét, hoặc ngăn ngừa nguy cơ lũ quét, cần phải có biện pháp nhằm vào
giảm xói mòn, sạt, trượt, tức là giảm lượng vật chất rắn trong lũ, có biện pháp cắt bớt
lượng vật rắn trong lũ quét, giảm quá trình chuyển động trượt.
1.3.5. Các giai đoạn hình thành lũ quét
Sự hình thành lũ quét trải qua các giai đoạn sau:
- Mưa lớn, cường độ lớn gây hình thành dòng lũ mặt lớn và đặc biệt tràn ngập trên
mặt lưu vực nhỏ vùng núi dốc có độ che phủ rừng ít, bị khai thác nhiều, tiềm tàng những
điều kiện thuận lợi cho xói mòn, rửa trôi đất đá, bùn cát, cây cối, song lòng dẫn lại tiêu
thoát kém.
- Nước lũ gây xói mòn, rửa trôi, sạt, trượt, sụt lở mạnh mặt lưu vực, cuốn theo các
vật chất rắn, dòng lũ khi đó thay đổi căn bản về chất, trở thành dòng chất lỏng – rắn
(gồm: nước – bùn đá – cây cối …) tập trung vào sông chính. Lũ khi đó có tổng lượng
lớn hơn hẳn tổng lượng dòng lũ nước sinh ra nó.

- Khu vực sinh ra lũ là phần thượng nguồn lưu vực sông có độ dốc lớn, thường
chiếm 2/3 diện tích lưu vực. Tại đây, các quá trình chính hình thành dòng chảy mặt, xói
mòn, rửa trôi mặt đất xảy ra mạnh nhất. Quá trình tập trung dòng lũ cũng xảy ra đồng
thời, song chưa mạnh mẽ.
- Khu vực tập trung dòng lũ quét, nơi quá trình xói sâu còn xảy ra mạnh, sạt lũ đất
đá, cuốn trôi cây cối, tắc ứ tạm thời rồi sau đó vỡ hàng loạt…
- Khu vực chịu lũ: nơi bị quét mạnh nhất là cuối sườn dốc khi thế năng đã chuyển
hóa thành động năng, trong đó hiện tượng xói sâu, lở, sạt trượt còn xảy ra ở cường độ
cao trên đoạn đầu của thung lũng trước khi lũ quét thoát được dòng chính.
1.3.6. Các tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét
Để thiết kế, thực thi bất kỳ loại biện pháp công trình nào, ngay cả với biện pháp
phi công trình thì các đặc trưng cơ bản của lũ quét là những cơ sở quan trọng nhất, ngoài
những hiểu biết về khu vực hình thành, vận động, khu vực chịu lũ, đặc tính của lũ quét.
Những tiêu chí cơ bản để xác định lũ quét là:
10


- Thời gian xuất hiện, thời gian lũ lên, xuống và cả trận, quá trình lũ quét.
- Đỉnh lũ và thời gian xuất hiện, biên độ lũ, lưu tốc trung bình và cực đại - Cường
suất lũ lên, xuống trung bình và lớn nhất.
- Tổng lượng, thành phần vật chất trong lũ (lỏng, rắn), đặc trưng cơ lý của dòng
chảy.
- Thời gian tập trung lũ, thời gian truyền lũ, khả năng chuyển tải của dòng lũ quét.
- Thành phần chất rắn, thành phần hạt, phân bố hạt trong dòng lũ quét.
- Động lượng của dòng và tác động của dòng khi gặp vật cản.
- Kích thước hình học của lòng dẫn.
- Áp lực thủy động khi vỡ đập (đập thủy lợi hay đập mới hình thành do quá trình
vận động của dòng chảy) và các chỗ tắc ứ tạm thời khi có lũ quét.
- Vận tốc quán tính khi lũ gia tăng và tắt dần tùy theo cấu trúc lũ quét.
1.4. Ứng dụng của GIS và viễn thám trong nghiên cứu và cảnh báo lũ

1.4.1. Ứng dụng của viễn thám trong xác đinh mật độ che phủ
 Nhu cầu thực tế: bản đồ rừng là tài liệu cơ sở của ngành lâm nghiệp dùng
để lập kế hoạch, quản lý đất trồng rừng và khai thác tài nguyên rừng hợp lý. Vấn đề phá
rừng hoặc thiệt hại do sạt lở và cháy rừng đã tạo nguy cơ cho sự phát triển bền vững để
đánh giá xu thế và mức độ phá rừng, mật độ che phủ của rừng cũng như giám sát rừng
trồng đòi hỏi đẩy mạnh công tác thành lập bản đồ rừng
 Vai trò: nhờ khả năng bao quát các vùng rộng lớn với chu kỳ quan sát lặp
lại khác nhau và quan sát trong bất kỳ thời tiết nào, viễn thám đáp ứng phần nào các yêu
cầu về thành lập bản đồ rừng giám sát biến động diện tích rừng do xói mòn, hoang mạc
hóa so sánh dữ liệu ảnh ở 2 thời điểm quan tâm (ảnh đa thời gian) sẽ nhận được thông
tin phục vụ công tác phân tích biến động. Những ảnh vệ tinh phân giải cao cho phép xác
định chính xác vị trí và diện tích rừng được khai thác hoặc được trồng, cũng như tạo
công cụ giám sát thường xuyên về các thiệt hại mà phương pháp đo đạc mặt đất cũng
như ảnh hàng không khó có thể thực hiện được.
Ưu điểm: không có một phương pháp nào có hiệu quả thực tế và chi phí thấp cho việc
thu thập dữ liệu về độ phủ đất tốt hơn những kỹ thuật viễn thám. Dữ liệu viễn thám có
khả năng nắm bắt được những thay đổi trong phát triển cây trồng hoàn toàn theo mùa,
những thay đổi về hàm lượng diệp lục hay thay đổi cấu trúc. Việc thay đổi về hàm lượng
diệp lục có thể sử dụng dữ liệu đa phổ trong vùng khả kiến và hồng ngoại hay ảnh quang
học, còn thay đổi cấu trúc thì sử dụng ảnh rađa cho việc lập bản đồ vùng, những vùng
không gian liên tục trên những vùng rộng lớn được yêu cầu ảnh chỉ số NDVI được sử
11


dụng khá tốt trong việc giám sát lớp phủ rừng, ảnh rađa và ảnh quang học đa thời gian
được áp dụng để xác định vị trí và diện tích khu vực bị khai phá. Do thực vật được xác
định tốt bởi các bước sóng hồng ngoại gần, còn hồng ngoại trung bình (có bước sóng từ
1.5 - 1.75 um).
1.4.2. Khả năng ứng dụng GIS trong nghiên cứu và phân tích lũ quét
Các phần mềm HTTTĐL được xây dựng nhằm tạo nên các bề mặt: Những đặc

điểm của các bề mặt cần được nghiên cứu phân tích và xử lý đó là độ dốc, hướng dốc,
bóng nhìn và các đối tượng đặc biệt của bề mặt như thung lũng, đồi, mạng lưới thủy
văn, để nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên như: nghiên cứu nước chảy, nghiên cứu ô
nhiễm... các mô hình toán thường có thể liên hệ chuyển đổi cho các phần mềm . Các
chức năng cơ bản của các phần mền đó là: phương pháp thể hiện mẫu số (hay số liệu
đo), tạo lập các bề mặt, tính toán các giá trị bề mặt.
Điều khiển thông tin nhiều lớp : được hiểu là điều hành theo phương thẳng đứng
(vertical operation) với cơ sở là dựa vào mối quan hệ giữa các lớp thông tin.
Nó cho phép điều khiển dữ liệu ở những lớp riêng biệt đồng thời kiểm tra mối
liên quan giữa các đối tượng khác nhau. Việc điều khiển này có thể tách tư liệu của một
lớp thành nhiều lớp với mục đích là để phân tích bất kỳ một mối quan hệ nào giữa các
yếu tố của các hiện tượng tự nhiên. Ngược lại, nhiều lớp thông tin của một vùng cũng
có thể được tổng hợp lại tạo nên một lớp đơn để tiện lợi trong quá trình xử lý và thiết
lập mô hình.
1.4.3. Tích hợp giữa viễn thám và GIS
Tích hợp giữa viễn thám và GIS nhằm tạo ra công nghệ hiệu quả kết hợp chiến
lược xử lý ảnh cũng như dòng luân chuyển thông tin và chuyển đổi dữ liệu trong quá
trình xử lý và giải đoán ảnh, để tạo ra dữ liệu địa lý cần thiết cho GIS đáp ứng nhu cầu
đa dạng trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường...
Từ quan điểm của các chuyên gia GIS, công nghệ viễn thám là một trong những
công nghệ thu thập dữ liệu không gian quan trọng và hiệu quả nhất. Sự tích hợp dữ liệu
viễn thám và GIS dựa trên dữ liệu Raster rất khả thi vì cấu trúc dữ liệu giống nhau, hơn
nữa có sự tương đồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và GIS đó là trong thực tế cả
hai kỹ thuật này đều xử lý dữ liệu không gian và có thể thành lập bản đồ số. Khi ảnh vệ
tinh đã được xử lý và cung cấp dưới dạng tương thích với GIS, những chức năng phân
tích của GIS có thể áp dụng hiệu quả đối với dữ liệu vectơ của GIS (ranh giới, tọa độ,
độ cao...) phối hợp các chức năng sẵn có của hai công nghệ mà còn có thể khai thác tối
12

đa dữ liệu thuộc tính nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong việc cung cấp thông tin đáp ứng
nhanh các nhu cầu trong quy hoạch, quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường,
theo dõi biến động sử dụng đất và thành lập bản đồ chuyên đề...
 Lập bản đồ tai biến
Hiện nay, để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, việc quản lý tai biến cần
được thực hiện một cách hệ thống. Những công việc đó có thể được liệt kê cụ thể như
sau:
Xây dựng bản đồ về hiện trạng tai biến và các thống kê về tai biến qua các thời
gian khác nhau. Công việc này sẽ thực hiện được tốt nếu như có sự trợ giúp của các loại
tư liệu viễn thám thu được trong thời gian xảy ra tai biến. Tùy từng loại tai biến mà tư
liệu sử dụng sẽ rất khác nhau. Do ưu thế là không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, ảnh Radar
có thể cung cấp thông tin theo thời gian thực về ngập lụt về tràn dầu trên biển. Các ảnh
quang học phân giải cao có thể cung cấp thông tin khách quan về xói lở bờ sông bờ
biển, về cháy rừng, xâm nhập mặn, ảnh nhiệt lại có khả năng cung cấp thông tin về sâu
bệnh, về ô nhiễm, về hạn hán…
Xây dựng cơ sở dữ liệu về tai biến và ứng dụng công nghệ GIS để có thể cung
cấp thông tin theo thời gian thực hoặc gần thực về tai biến. Sản phẩm của hướng nghiên
cứu này có thể là các trang Web, Web - GIS hoạt động trên môi trường Internet hoặc
công nghệ viễn thông.
 Ứng dụng Viễn thám GIS thành lập bản đồ thiệt hại do tai biến
Khoảng 95% các thảm họa tự nhiên gây nên thiệt hại về người ở các nước đang
phát triển, nơi có hơn 4 tỷ người sinh sống. Các thiệt hại về tài sản do thảm họa thiên
nhiên có thể lên đến 80% tổng sản phẩm thu nhập quốc gia. Tuy nhiên, các thảm họa
này vẫn cứ đến và con người không thể tránh khỏi được, có chăng là các biện pháp
phòng ngừa, cảnh báo và giảm nhẹ thiệt hại mà thôi.
Một nội dung quan trọng của việc nghiên cứu là xác định thiệt hại do tai biến gây
ra. Yêu cầu của sản phẩm nghiên cứu là xây dựng bản đồ thiệt hại do lũ, trên cơ sở chồng
ghép bản đồ tai biến và bản đồ hiện trạng kinh tế xã hội và bản đồ sử dụng đất đai. Thiệt
hại được tính cụ thể thành tiền, ngoài ra, còn phải tính dến các thiệt hại mà không hoặc
khó thể hiện trên bản đồ. Các thông số cần tính đến bao gồm:

• Đánh giá sự suy giảm giá trị sản xuất nông nghiệp
• Đánh giá sự mất mát về giá trị đối với các ngành phi nông nghiệp các ngành
công nghiệp hoặc dịch vụ …
13


• Đánh giá giá trị của năng lượng phải chi phí
• Đánh giá giá trị chi phí khi phải di dời khỏi vùng lụt
• Đánh giá sự suy giảm về giá trị và phản ứng của thực vật đất ngập nước hoặc
động vật để thay đổi điều kiện sống
• Đánh giá những thay đổi sẽ xảy ra và ảnh hưởng khi chuyển sinh hoạt đến nơi
ở nơi mới
• Thay đổi trong sản xuất nông nghiệp (dựa trên giá trị tiềm năng)
• Đánh giá sự mất mát của cuộc sống
• Đánh giá chi phí của sự thay thế cơ sở hạ tầng bị hư hỏng
• Đánh giá tác động khi người dùng phải chi phí cho sinh hoạt (chi phí cơ hội tiếp
cận giới hạn / sẵn có của tài nguyên thiên nhiên)
• Đánh giá sự suy giảm hệ sinh thái ở thượng lưu và hạ lưu khu vực bị tác động
• Đánh giá tác động môi trường kinh tế, xã hội về những vấn đề khó định lượng
như trình độ dân trí, các mối quan hệ giữa các hiện tượng.
 Ứng dụng Viễn thám GIS thành lập bản đồ dự báo và quy hoạch nhằm
giảm thiểu thiệt hại do tai biến
Một số thảm họa như ngập lụt hoặc động đất có thể ập đến rất nhanh và gây ảnh
hưởng trên diện rộng. Ảnh hưởng của thiên tai có thể được giảm bớt nhờ phương pháp
quản lý thảm họa phù hợp, bao gồm ngăn ngừa thảm họa (đánh giá nguy cơ và tác động
của thảm họa, quy hoạch sử dụng đất), chuẩn bị ứng phó (dự báo, cảnh báo), cứu trợ
nhanh chóng và hợp lý. Công tác giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra chỉ có thể đạt
được thành công khi con người kiểm soát được tần suất, tính chất và cường độ của các
thảm họa này. Tại một số quốc gia, nơi các hệ thống cảnh báo và tính toán đạt trình độ
khá cao, nhiều ứng dụng viễn thám và GIS đã rất thành công trong việc dự báo kịp thời

sự xuất hiện của các thảm họa thiên nhiên.
a. Ngày nay, nhu cầu về bảo vệ, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và quản lý môi
trường, lãnh thổ ngày càng trở nên cấp thiết không chỉ trên phạm vi một quốc gia mà đã
trở thành vấn đề trên mỗi châu lục và ở phạm vi toàn cầu. Những tiến bộ lớn lao của
khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực chinh phục vũ trụ và tin học đã tạo ra một nền tảng
vững chắc cho sự ra đời của một phương pháp nghiên cứu hiện đại, đó là công nghệ địa
thông tin hay công nghệ 3S là sự kết hợp của viễn thám,hệ thông tin Địa lý (GIS) và hệ
thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh (GPS). Bằng những ưu thế của mình, công nghệ địa
14


thông tin đã nhanh chóng phổ cập trên toàn thế giới, trở thành công cụ đắc lực, hết sức
hiệu quả và không thể thay thế được mà những nguồn tư liệu và phương pháp nghiên
cứu truyền thống không thể đáp ứng được.
Những ưu thế của công nghệ địa thông tin được thể hiện ở những tính chất cơ
bản sau:
Tính chất cập nhật thông tin của một vùng hay toàn lãnh thổ trong cùng một thời
gian.
Tính chất đa thời gian của cùng một loại tư liệu
Tính chất phong phú của thông tin đa phổ với các dải phổ ngày càng được mở
rộng.
Tính chất đa dạng của nhiều tầng thông tin, nhiều dạng thông tin khác nhau như
dạng hình ảnh, dạng tín hiệu phi hình ảnh, dạng tương tự (analoge) và dạng số.
Sự phát triển của các kỹ thuật và phương tiện xử lý thông tin viễn thám (kể cả
cho xử lý bằng mắt và xử lý số hoá ảnh) với sự kết hợp của nhiều công nghệ xử lý hệ
thống thông tin địa lý (GIS), định vị vệ tinh (GPS), mạng, internet… cho phép xử lý
thông tin một cách hết sức đa dạng, phong phú, chính xác và cập nhật.
Những tiến bộ và sự phát triển của khoa học địa lý cho phép mở ra những hướng
áp dụng mới của địa thông tin và càng ngày càng thể hiện tính hiệu quả khi vận dụng
trong thực tiễn của nhiều lĩnh vực khác nhau của khoa học về trái đất như: nghiên cứu,

đánh giá các loại tài nguyên, nghiên cứu, quản lý môi trường, quản lý tai biến, nghiên
cứu các hệ sinh thái, tổ chức lãnh thổ, chăm sóc sức khỏe cộng đồng, địa lý quân sự...
Ngoài ra, địa thông tin càng ngày càng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác của
khoa học xã hội nhân văn và quản lý hành chính công.
Viễn thám là một ngành khoa học có lịch sử phát triển lâu đời, nghiên cứu thông
tin về một vật hoặc một hiện tượng, thông qua các dữ liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh.
Sự phát triển của khoa học viễn thám được bắt đầu từ mục đích quân sự, qua việc nghiên
cứu ảnh chụp sử dụng phim và giấy ảnh, được thực hiện, lúc đầu từ khinh khí cầu và sau
đó là trên máy bay ở các độ cao khác nhau. Ngày nay, viễn thám ngoài việc tách lọc
thông tin từ không ảnh, còn áp dụng các kỹ nghệ hiện đại trong thu nhận và xử lý thông
tin ảnh số, thu được từ các bộ cảm có độ phân giải khác nhau, được đặt trên vệ tinh thuộc
quĩ đạo Trái Đất. Viễn thám được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học khác nhau như
quân sự, địa chất, địa lý, môi trường, khí tượng, thủy văn, thủy lợi, lâm nghiệp và nhiều
ngành khoa học khác.
15


Khoa học viễn thám là công nghệ thu ảnh qua việc ghi phổ phản xạ và phát xạ
của các đối tượng trên mặt đất từ thiết bị bay, đặc biệt là từ vệ tinh quĩ đạo trái đất, hoặc
từ tàu vũ trụ. Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu Trái Đất bằng viễn thám được đẩy
mạnh do áp dụng công nghệ mới với việc sử dụng các ảnh quét tự động từ vệ tinh
Landsat, Spot… và kỹ thuật quét tạo ảnh RADAR, LIDAR. Công nghệ máy tính ngày
nay đã phát triển mạnh mẽ cùng với các sản phẩm phần mềm chuyên dụng tạo điều kiện
cho phân tích ảnh, xử lý số ảnh. Thời đại bùng nổ của Internet, công nghệ tin học và kỹ
thuật xử lý ảnh số kết hợp với hệ thông tin địa lý là một phương pháp hữu hiệu thúc đẩy
các nghiên cứu Trái Đất bằng viễn thám ngày càng phát triển. Với cách tiếp cận ở trên,
ứng dụng Viễn thám và GIS có thể đưa ra các kết quả trong nghiên cứu quản lý tai biến
cụ thể như sau:
- Xây dựng cơ sở dữ liệu liên quan đến tai biến, bao gồm nhiều lớp thông tin
khách quan của tự nhiên và xã hội

- Bản đồ hiện trạng tai biến: thể hiện thực trạng tai biến, trước và sau thời gian
xảy ra tai biến
- Bản đồ nhạy cảm với tai biến là bản đồ thể hiện các vùng dễ bị tác động bởi tai
biến và dễ bị tổn thương để trở thành các sự cố hay hiểm họa.
- Bản đồ quy hoạch phòng chống, giảm thiểu thiệt hại do tai biến.
 Viễn thám và GIS trong nghiên cứu lũ quét
Ứng dụng trong thành lập bản đồ lũ: một hướng tiếp cận là cảnh báo lũ dài hạn
trên tiếp cận địa mạo, địa hình, thủy văn lưu vực đồng thời có xem xét đến yếu tố khí
tượng mà lượng mưa là thông số quan trọng nhất. Bằng công nghệ GIS, có thể xây dựng
bản đồ cảnh báo lũ thông qua tiếp cận thủy văn lưu vực với các chỉ số mặt đệm lưu vực.
Trên bản đồ, ranh giới 3 loại hình lũ: lũ ống – hay lũ bùn đá, lũ quét, ngập lụt (hình 1.1).

Hình1.2. Mô phỏng lưu vực và bản đồ chỉ số ẩm ướt tách từ mô hình số DEM
16