Nghiên cứu đánh giá tính dễ bị tổn thương của tuyến đường quốc lộ vùng núi bằng công nghệ viễn thám và GIS( đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh hòa bình)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hà Thị Hằng

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG
CỦA TUYẾN ĐƢỜNG QUỐC LỘ VÙNG NÚI
BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS
(ĐOẠN QUỐC LỘ 6 THUỘC ĐỊA PHẬN TỈNH HÒA BÌNH)

LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÍ

Hà Nội - 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hà Thị Hằng

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG
CỦA TUYẾN ĐƢỜNG QUỐC LỘ VÙNG NÚI
BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS
(ĐOẠN QUỐC LỘ 6 THUỘC ĐỊA PHẬN TỈNH HÒA BÌNH)

Chuyên ngành : Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lí
Mã số
: 9440211.01

LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÍ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS.TS. Nguyễn Ngọc Thạch
2. PGS.TS. Hoàng Tùng

Hà Nội - 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất cứ công
trình nào khác.
Hà Nội, ngày….. tháng….. năm 2020
Tác giả

Hà Thị Hằng

iii


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Đại học Quốc gia Hà Nội, Trƣờng Đại học Khoa
học Tự nhiên đã quan tâm, giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình đào tạo.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, các Thầy, Cô giáo trong Khoa Địa
lý, Bộ môn Bản đồ -Viễn thám và GIS đã trực tiếp giảng dạy, trao đổi và đóng góp nhiều
ý kiến quý báu cũng nhƣ động viên tinh thần để tác giả hoàn thành luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Trƣờng Đại học Xây Dựng, Ban
lãnh đạo Khoa Cầu Đƣờng, Ban lãnh đạo Bộ môn Trắc Địa - nơi tác giả đang
công tác cùng toàn thể các Thầy, Cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè đã tạo điều kiện giúp
đỡ, chia sẻ công việc để tác giả có thể hoàn thành luận án này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn Ngọc Thạch và

PGS.TS. Hoàng Tùng đã tận tình hƣớng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và
động viên, tạo điều kiện giúp đỡ để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới GS. TS. Nguyễn Quang Đạo - Trƣờng Đại học
Xây Dựng; TS. Lê Đức Hùng - Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản;
TS. Nguyễn Khắc Giảng - Bộ môn Khoáng thạch - Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất
và nhiều Nhà khoa học khác đã truyền thụ thêm những kiến thức ngoại ngành để tác
giả góp phần bổ sung, hoàn thiện luận án này.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các Nhà khoa học thuộc các cơ quan: Viện Địa
lý, Viện Công nghệ Vũ trụ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Đại
học Mỏ - Địa chất, Đại học Xây Dựng, Cục quản lý Đƣờng bộ I, Học viện kỹ thuật
quân sự, Cục đo đạc, bản đồ và thông tin địa lý Việt Nam, Cục bản đồ quân đội,… đã
đóng góp ý kiến từ nhiều khía cạnh để luận án trở nên hoàn thiện hơn.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Sở Tài nguyên và Môi trƣờng Hòa Bình, Cục
Thống kê Hòa Bình, Trung tâm Viễn thám Địa chất - Liên đoàn Bản đồ Địa chất
miền Bắc, …đã cung cấp tƣ liệu cho luận án.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới Gia đình, đặc biệt là Chồng và
Hai con đã luôn ở bên cạnh, chia sẻ và động viên tinh thần trong suốt nhiều năm
tác giả thực hiện luận án.
Tác giả

iv


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ v
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................ x
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TÍNH DỄ

BỊ TỔN THƢƠNG CỦA TUYẾN ĐƢỜNG QUỐC LỘ VÙNG NÚI....................... 6
1.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan ..................................... 6
1.1.1. Các nghiên cứu về tính dễ bị tổn thƣơng của đƣờng bộ .............................. 6
1.1.2. Các nghiên cứu đánh giá TDBTT của đƣờng bộ bằng công nghệ viễn thám
và GIS trên thế giới ................................................................................................... 7
1.1.3. Các nghiên cứu đánh giá TDBTT của đƣờng bộ bằng công nghệ viễn thám
và GIS ở Việt Nam ................................................................................................. 28
1.1.4. Các nghiên cứu đánh giá TDBTT của đoạn quốc lộ 6 tỉnh Hòa Bình bằng
công nghệ viễn thám và GIS .................................................................................. 33
1.1.5. Các nghiên cứu về tiêu chí xác định nguy cơ dễ bị tổn thƣơng của đƣờng bộ
..................................................................................................................... 36
1.2. Cơ sở lý luận nghiên cứu tính dễ bị tổn thƣơng của tuyến đƣờng quốc lộ
vùng núi .............................................................................................................. 38
1.2.1. Khái niệm và tính đặc thù về tính dễ bị tổn thƣơng của tuyến đƣờng quốc
lộ vùng núi .............................................................................................................. 38
1.2.2. Tiêu chí xác định nguy cơ dễ bị tổn thƣơng của tuyến đƣờng quốc lộ vùng
núi
..................................................................................................................... 41
1.2.3. Bản đồ nguy cơ dễ bị tổn thƣơng với các mức độ khác nhau ................... 45
1.3. Quan điểm, phƣơng pháp xây dựng bản đồ nguy cơ dễ bị tổn thƣơng của
tuyến đƣờng quốc lộ vùng núi ............................................................................ 47
1.3.1. Quan điểm nghiên cứu ................................................................................. 47
1.3.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................... 48
1.3.3. Phƣơng pháp xây dựng bản đồ nguy cơ dễ bị tổn thƣơng của tuyến đƣờng
quốc lộ vùng núi ..................................................................................................... 52
TIỂU KẾT CHƢƠNG 1......................................................................................... 56

v

CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG BỘ TIÊU CHÍ CHO ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN
THƢƠNG CỦA ĐOẠN QUỐC LỘ 6 TỈNH HÒA BÌNH .................................... 57
2.1. Nhóm tiêu chí về các tai biến thiên nhiên ................................................... 57
2.1.1. Các yếu tố ảnh hƣởng tới tai biến thiên nhiên ............................................ 57
2.1.2. Chỉ tiêu về tai biến trƣợt lở đất .................................................................... 71
2.1.3. Chỉ tiêu về tai biến lũ lụt .............................................................................. 77
2.2. Nhóm tiêu chí về các yếu tố nội tại của đƣờng bộ ...................................... 82
2.2.1. Chỉ tiêu về tính ổn định nền đƣờng ............................................................. 82
2.2.2. Chỉ tiêu về độ dốc dọc tuyến đƣờng............................................................ 84
2.2.3. Chỉ tiêu về chất lƣợng mặt đƣờng ............................................................... 86
2.2.4. Chỉ tiêu về các khúc cua trên tuyến đƣờng ................................................. 88
2.2.5. Các công trình phụ trợ trên đƣờng .............................................................. 90
TIỂU KẾT CHƢƠNG 2......................................................................................... 91
CHƢƠNG 3. ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG CỦA ĐOẠN QUỐC LỘ
6 TÌNH HÒA BÌNH BẰNG VIỄN THÁM - GIS VÀ CÁC BIỆN PHÁP ĐẢM
BẢO CHẤT LƢỢNG KHAI THÁC TUYẾN ĐƢỜNG ....................................... 92
3.1. Phân tích hiện trạng tổn thƣơng trên đoạn quốc lộ 6 tỉnh Hòa Bình .......... 92
3.1.1. Phƣơng pháp phân tích và thành lập bản đồ hiện trạng tổn thƣơng bằng
công nghệ viễn thám ............................................................................................... 92
3.1.2. Đặc điểm phân bố các vị trí tổn thƣơng trên bản đồ hiện trạng .............. 105
3.2. Đánh giá nguy cơ dễ bị tổn thƣơng ........................................................... 110
3.2.1. Xác định mức độ dễ bị tổn thƣơng ............................................................ 110
3.2.2. Bản đồ nguy cơ dễ bị tổn thƣơng đƣờng bộ ............................................. 115
3.2.3. Kiểm chứng kết quả ................................................................................... 122
3.3. Các giải pháp đảm bảo chất lƣợng khai thác của tuyến đƣờng .................... 124
3.3.1. Các giải pháp phát hiện sớm những hƣ hỏng trên mặt đƣờng................. 124
3.3.2. Giải pháp khắc phục các khúc cua gấp trên đƣờng .................................. 126
3.3.3. Các biện pháp bảo vệ tuyến đƣờng trƣớc tác động của tai biến lũ lụt và trƣợt
lở đất ................................................................................................................... 127
TIỂU KẾT CHƢƠNG 3....................................................................................... 131

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................. 132
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN
QUAN TỚI LUẬN ÁN ........................................................................................ 134
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 135
vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tổng quan các phƣơng pháp đánh giá mức độ tổn thƣơng của mạng lƣới
đƣờng bộ................................................................................................................. 15
Bảng 1.2. Tổng quan các tiêu chí đánh giá TDBTT của đƣờng bộ. ...................... 37
Bảng 1.3. Nhóm tiêu chí sử dụng trong đánh giá TDBTT của tuyến đƣờng quốc lộ
vùng núi. ................................................................................................................. 41
Bảng 2.1. Tỷ lệ (%) lƣợng mƣa phân theo mùa năm 2018 tại các trạm đo ........... 67
Bảng 2.2. Phân bố dân cƣ trên địa bàn khu vực nghiên cứu .................................. 70
Bảng 2.3. Bảng đánh giá các yếu tố liên quan đến nguy cơ trƣợt lở đất trên QL6. 72
Bảng 2.4. Ma trận so sánh cặp và trọng số của các yếu tố tham gia đánh giá nguy cơ
trƣợt lở đất trên đoạn QL6. .................................................................................... 73
Bảng 2.5. Thống kê nguy cơ TLĐ theo đơn vị hành chính và chiều dài đoạn QL6.75
Bảng 2.6. Bảng đánh giá các yếu tố liên quan đến nguy cơ lũ lụt trên đoạn QL6. 77
Bảng 2.7. Ma trận so sánh cặp và trọng số của các yếu tố tham gia đánh giá nguy
cơ lũ lụt trên đoạn QL6. ......................................................................................... 78
Bảng 2.8. Thống kê nguy cơ lũ lụt theo đơn vị hành chính và chiều dài đoạn QL6.80
Bảng 3.1. Các nguồn ảnh viễn thám đƣợc sử dụng trong nghiên cứu. .................. 93
Bảng 3.2. Các thông số kĩ thuật cơ bản của thiết bị UAV DJI Phantom 3 Standard95
Bảng 3.3. Hình ảnh một số vị trí tổn thƣơng trên đoạn QL6 từ ảnh viễn thám và kết
quả khảo sát thực địa. ............................................................................................. 98
Bảng 3.4. Thống kê hiện trạng tổn thƣơng theo đơn vị hành chính cấp huyện. .. 108
Bảng 3.5. Các tiêu chí đƣợc dùng trong đánh giá TDBTT của đoạn QL6. ......... 112
Bảng 3.6. Xếp hạng các tiêu chí tham gia đánh giá TDBTT ............................... 114

Bảng 3.7. Ma trận so sánh cặp và trọng số của các tiêu chí. ................................ 115
Bảng 3.8. Phân chia giá trị dễ bị tổn thƣơng và thống kê diện tích các nhóm nguy cơ
dễ bị tổn thƣơng. .................................................................................................. 117
Bảng 3.9. Thống kê mức độ dễ bị tổn thƣơng của đoạn QL6 theo đơn vị hành chính
và chiều dài tuyến................................................................................................. 122

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Minh họa hai nhóm tiêu chí ảnh hƣởng đến TDBTT của tuyến đƣờng
quốc lộ vùng núi. ................................................................................................... 41
Hình 1.2. Sơ đồ các bƣớc trong phƣơng pháp xây dựng bản đồ nguy cơ dễ bị tổn
thƣơng cho tuyến đƣờng quốc lộ vùng núi. .......................................................... 53
Hình 2.1. Các bộ phận trên mặt cắt ngang một tuyến đƣờng bộ vùng núi ............ 58
Hình 2.2. Bản đồ đoạn quốc lộ 6 đi qua các đơn vị hành chính cấp huyện thuộc tỉnh
Hòa Bình và không gian nghiên cứu. ....................................................................... 60
Hình 2.3. Bản đồ phân vùng nguy cơ trƣợt lở đất trên đoạn QL6 theo không gian
nghiên cứu. ............................................................................................................. 76
Hình 2.4. Bản đồ phân vùng nguy cơ lũ lụt trên đoạn QL6 theo không gian nghiên
cứu. ......................................................................................................................... 81
Hình 2.5. Bản đồ tính ổn định nền đƣờng đoạn QL6 theo không gian nghiên cứu.83
Hình 2.6. Bản đồ phân cấp độ dốc dọc tuyến đoạn QL6 theo không gian nghiên cứu.
................................................................................................................................ 85
Hình 2.7. Bản đồ phân loại chất lƣợng mặt đƣờng đoạn QL6 theo không gian
nghiên cứu. ............................................................................................................. 87
Hình 2.8. Bản đồ phân loại các khúc cua trên đoạn QL6 theo không gian nghiên
cứu. ......................................................................................................................... 89
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ hiện trạng tổn thƣơng tuyến đƣờng quốc
lộ vùng núi.............................................................................................................. 92

Hình 3.2. Sơ đồ quy trình phát hiện tổn thƣơng trên tuyến đƣờng quốc lộ vùng núi
từ dữ liệu ảnh bay chụp bằng UAV. ...................................................................... 96
Hình 3.3. Bản đồ hiện trạng tổn thƣơng đoạn QL6. ............................................ 104
Hình 3.4. Một số hình ảnh khảo sát tại thực địa. ................................................. 107
Hình 3.5. Biểu đồ so sánh diện tích tổn thƣơng theo huyện và chiều dài tuyến. . 109
Hình 3.6. Sơ đồ quá trình thành lập bản đồ nguy cơ dễ bị tổn thƣơng đoạn QL6.111
Hình 3.7. Biểu đồ phân bố giá trị dễ bị tổn thƣơng khu vực nghiên cứu............. 116
Hình 3.8. Bản đồ nguy cơ dễ bị tổn thƣơng của đoạn QL6 tỉnh Hòa Bình. ........ 118

viii


Hình 3.9. Biểu đồ biểu diễn diện tích khu vực dễ bị tổn thƣơng ở các mức độ. . 119
Hình 3.10. Biểu đồ biểu diễn các đoạn tuyến dễ bị tổn thƣơng ở các mức độ. ... 119
Hình 3.11. Diện tích dƣới đƣờng cong ROC ....................................................... 123
Hình 3.12. Đánh giá độ chính xác của mô hình nghiên cứu TDBTT trên đoạn QL6
.............................................................................................................................. 124

ix


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ANN

Artificial Neural Network
(Mạng nơ ron nhân tạo)

AHP

Analytical Hierachy Process

(Phương pháp phân tích thứ bậc)

AUC

Area Under Curve
(Diện tích dưới đường cong)

BĐKH

Biến đổi khí hậu

BTCT

Bê tông cốt thép

BTN

Bê tông nhựa

CI

Consistency Ratio
(Tỷ lệ nhất quán)

CR

Consistency Index
(Chỉ số nhất quán)

DEM

Digital Elevation Model
(Mô hình số độ cao)

DSM

Digital Surface Model
(Mô hình số bề mặt)

FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations
(Tổ chức Nông lương Thế giới)

FEWS

Famine Early Warning System
(Hệ thống cảnh báo sớm nạn đói nghèo)

FR

Frequency Ratio
(Tỷ số tần số)

FSI

Flood Susceptibility Index
(Chỉ số nhạy cảm lũ lụt)

GIS

Geographic Information System
(Hệ thống thông tin địa lý)

GPS

Global Positioning System
(Hệ thống định vị toàn cầu)

x


HĐBT

Hoạt động bình thƣờng

IDW

Inverse Distance Weighting
(Phương pháp nội suy IDW)

IPCC

Intergovernmental Panel on Climate Change
(Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu)

Lineament Các yếu tố dạng tuyến
LSI

Landslide Susceptibility Index

(Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất)

NASA

National Aeronautics and Space Administration
(Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ)

NCS

Nghiên cứu sinh

NCSHD

The National Consortium on Safety, Hazards, and Disaster Assessment
(Hiệp hội quốc gia về an toàn, nguy hiểm và đánh giá thiên tai của
Hoa Kỳ)

NCRST

National Consortium for Remote Sensing in Transportation
(Hiệp hội quốc gia về viễn thám trong giao thông vận tải của Hoa Kỳ)

nnk

Nhiều ngƣời khác

NOAA

National Oceanic and Atmospheric Administration, Coastal Services Center
(Cục quản lý khí quyển và đại dương quốc gia)

NRC

The National Research Council
(Hội đồng nghiên cứu quốc gia)

pixel

Picture Element (Điểm ảnh)

QL

Quốc lộ

RAPID

Road Assessment Programme Inspection Device
(Thiết bị kiểm tra cơ sở hạ tầng đường bộ)

RI

Random Consistency Index
(Chỉ số nhất quán ngẫu nhiên)

xi


ROC

Receiver Operating Characteristic

(Đường cong ghi nhận tín hiệu)

RSPA

Research and Special Programs Administration
(Viện nghiên cứu chương trình đặc biệt)

RVI

Road Vulnerability Index
(Chỉ số dễ bị tổn thương của đường bộ)

SAR

Synthetic Aperture Radar
(Radar khẩu độ tổng hợp)

SOPAC

The South Pacific Applied Geo-science Commission
(Uỷ ban Địa học ứng dụng Nam Thái Bình Dương)

SPSS

Statistical Package for the Social Sciences
(Phần mềm thống kê SPSS)

TDBTT

Tính dễ bị tổn thƣơng

TLĐ

Trƣợt lở đất

TP

Thành phố

TT

Thị trấn

TWI

Topographical Wetness Index
(Chỉ số độ ẩm địa hình)

UAV

Unmanned Aerial Vehicle
(Máy bay không người lái)

UN

United Nations
(Liên hợp quốc)

UNEP

United Nations Environment Programme
(Chương trình môi trường Liên hiệp quốc)

USAID

United States Agency for International Development
(Cơ quan phát triển quốc tế của Hoa Kỳ)

xii


USDOT

United State Department of Transportation
(Bộ Giao thông vận tải Hoa Kỳ)

USEPA

United States Environmental Protection Agency
(Cục bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ)

USGS

The United States Geological Survey
(Cục địa chất liên bang Mỹ)

VI

Vulnerability Index
(Chỉ số dễ bị tổn thương)

WFP

World Food Programme
(Chương trình lương thực thế giới)

XDCB

Xây dựng cơ bản

3D

Three Dimensions
(Ba chiều)

xiii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ở Việt Nam, tuyến QL6 qua địa phận tỉnh Hòa Bình dài khoảng 115km, là
tuyến đƣờng huyết mạch nối liền Hà Nội, đồng bằng Bắc Bộ với Tây Bắc và
Thƣợng Lào [23]. Đây là tuyến đƣờng trọng yếu phục vụ cho phát triển giao
thƣơng các tỉnh vùng núi phía Bắc cũng nhƣ đảm bảo an ninh quốc phòng cho đất
nƣớc. Tai biến thiên nhiên không chỉ gây thiệt hại lớn về ngƣời và tài sản mà còn
làm suy giảm chất lƣợng khai thác của đoạn QL6. Theo thống kê cho thấy, ¾
chiều dài đoạn QL6 tỉnh Hòa Bình chạy qua địa hình đồi núi, qua các vùng có cấu
trúc địa chất phức tạp, chịu ảnh hƣởng của các đới kiến tạo phá huỷ. Trong lịch
sử, tai biến lũ lụt và trƣợt lở đất xảy ra khá thƣờng xuyên trên tuyến đƣờng này.
Trận mƣa lớn kéo dài trong các ngày từ 9-13/10/2017 đã gây ngập úng cục bộ và

sạt lở đất trên tuyến QL6, đặc biệt, tại Km131+050 đến Km131+250, ngã ba Tòng
Đậu thuộc huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình, nƣớc lũ dâng cao trên 2m so với mặt
đƣờng gây ách tắc giao thông cục bộ, kéo dài gần một tuần, khiến cho hàng trăm
xe tại hai đầu tuyến đƣờng này phải nằm chờ kéo dài hàng km. Về công trình hạ
tầng, giao thông thủy lợi, có hơn 180 công trình bị hƣ hỏng nặng hoặc thiệt hại
hoàn toàn. Về giao thông, toàn tỉnh Hòa Bình có số điểm sạt lở taluy dƣơng
khoảng 750 điểm, với tổng khối lƣợng sạt lở khoảng 550 nghìn m3; 72 điểm sạt lở
taluy âm. Ƣớc tính tổng thiệt hại trên địa bàn toàn tỉnh đến ngày 19/10/2017 là
khoảng 1.630 tỷ đồng [24]. Mới đây nhất, ngày 31/08/2019, do ảnh hƣởng của
hoàn lƣu bão, trên địa bàn tỉnh Hòa Bình xuất hiện mƣa to đến rất to, dẫn đến tình
trạng ngập úng, sạt lở đất đá trên tuyến QL6, đặc biệt, trƣợt lở đất xảy ra nghiêm
trọng nhất tại Km140+80, thuộc địa phận xóm Phiêng Sa, xã Đồng Bảng, huyện
Mai Châu (Hòa Bình), hơn 1.000m3 đất đá đã sạt lở xuống đƣờng, gây ách tác
giao thông nghiêm trọng từ khoảng 6 giờ sáng 31/08. Các cơ quan chức năng đã
phải huy động rất nhiều nhân lực, vật lực để giải phóng khối đất đá bị sạt lở, đảm
bảo cho giao thông trên tuyến QL6 đƣợc thông suốt [25]. Rõ ràng ở đây, mặc dù
địa phƣơng và các đơn vị quản lý đã có kế hoạch ứng phó trƣớc mỗi mùa mƣa

1


bão, song chất lƣợng khai thác tuyến QL6 vẫn bị gián đoạn, trì trệ, không thông
suốt, thời gian kéo dài từ vài giờ đồng hồ cho đến vài ngày tùy theo lý trình và
điều đó thể hiện tính dễ bị tổn thƣơng (TDBTT) của tuyến QL6 từ mức độ rất ít
cho đến rất nhiều.
Trên thế giới, mặc dù khái niệm TDBTT của đƣờng bộ đƣợc đƣa ra khá sớm
song việc nghiên cứu đánh giá TDBTT của đƣờng bộ do tác động của các loại hình
tai biến thiên nhiên trên cơ sở tích hợp viễn thám và GIS mới chỉ đƣợc quan tâm và
thực hiện trong hơn 10 năm trở lại đây. Với mục đích nhằm giảm thiểu thiệt hại do
các tai biến thiên nhiên gây ra, nhiều nhà khoa học trên thế giới đều nhận định rằng

cần phải chỉ ra sự phân bố các đoạn đƣờng có nguy cơ dễ bị tổn thƣơng trong tƣơng
lai, trong đó, ứng dụng viễn thám và GIS đƣợc xem là phƣơng pháp đánh giá hiệu
quả [91, 102, 103]. Việc dự báo, chỉ ra các đoạn đƣờng có nguy cơ dễ bị tổn thƣơng
với các mức độ khác nhau trên cơ sở ứng dụng viễn thám và GIS có thể áp dụng
hiệu quả và kinh tế đối với những tuyến đƣờng trải dài qua nhiều dạng địa hình, địa
chất phức tạp nhƣ tuyến QL6 tỉnh Hòa Bình. Trong khi đó, nếu đánh giá tính dễ bị
tổn thƣơng của tuyến đƣờng quốc lộ vùng núi theo phƣơng pháp truyền thống (khảo
sát địa kỹ thuật) thì tồn tại rất nhiều bất cập, nhƣ: chi phí lớn, mất nhiều thời gian,
phạm vi khảo sát hẹp, kết quả đánh giá chỉ có ý nghĩa tại thời điểm khảo sát mà
không mang tính dự báo.
Ở Việt Nam, các nghiên cứu đánh giá tình trạng tổn thƣơng của đƣờng căn
cứ chủ yếu vào chất lƣợng bề mặt đƣờng hoặc tập trung vào việc thống kê số điểm
trƣợt lở đất đá dọc tuyến hoặc chỉ ra các điểm có nguy cơ trƣợt lở cao qua phân tích
địa hình, địa mạo. Phần lớn nội dung các nghiên cứu này không đề cập tới khả năng
chống chịu của tuyến đƣờng trƣớc tác động của các tai biến thiên nhiên, phƣơng
pháp đánh giá chủ yếu là thông qua khảo sát thực địa, kết quả nghiên cứu chỉ có ý
nghĩa tức thời.
Với những lý do trên, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đánh
giá tính dễ bị tổn thương của tuyến đường quốc lộ vùng núi bằng công nghệ viễn
thám và GIS (Đoạn Quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình)”.

2


2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
 Mục tiêu nghiên cứu:
Xác định bộ tiêu chí và đánh giá nguy cơ dễ bị tổn thƣơng của tuyến đƣờng
quốc lộ vùng núi bằng công nghệ viễn thám và GIS (Đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận
tỉnh Hòa Bình).
 Nội dung nghiên cứu:

- Tổng quan, xác lập cơ sở lý luận, bộ tiêu chí và phƣơng pháp nghiên cứu
đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng của tuyến đƣờng quốc lộ vùng núi trên cơ sở tích
hợp công nghệ viễn thám và GIS.
- Phân tích hai nhóm tiêu chí ảnh hƣởng tới tính dễ bị tổn thƣơng của đoạn
quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình.
- Phân tích hiện trạng tổn thƣơng của đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh
Hòa Bình bằng công nghệ viễn thám.
- Đánh giá và xây dựng bản đồ nguy cơ dễ bị tổn thƣơng với các mức độ
khác nhau của đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình với sự trợ giúp của
công nghệ viễn thám và GIS.
- Đề xuất các giải pháp đảm bảo chất lƣợng khai thác của đoạn quốc lộ 6
thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tƣợng nghiên cứu: Tính dễ bị tổn thƣơng của đoạn quốc lộ 6 thuộc địa
phận tỉnh Hòa Bình do tai biến lũ lụt, trƣợt lở đất bằng công nghệ viễn thám và GIS.
* Phạm vi không gian: Từ đỉnh các dãy núi (đƣờng phân thủy đỉnh ở vùng
thƣợng lƣu) đến đáy các thung lũng (đƣờng tụ thủy ở vùng hạ lƣu) cắt ngang qua
đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình.
* Phạm vi vấn đề:
- Đánh giá hiện trạng và dự báo nguy cơ dễ bị tổn thƣơng của đoạn quốc lộ 6
thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình ở tỷ lệ 1:50000.
- Việc đánh giá đƣợc thực hiện chủ yếu bởi công nghệ viễn thám và GIS, kết
hợp với kiểm chứng thực địa và bay chụp UAV.
3


4. Những điểm mới của luận án
- Điểm mới 1: Đã xác định đƣợc bộ tiêu chí đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng
của đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình, bao gồm nhóm tiêu chí về các tai
biến thiên nhiên và nhóm tiêu chí về các yếu tố nội tại của tuyến đƣờng.

- Điểm mới 2: Đánh giá đƣợc nguy cơ dễ bị tổn thƣơng với các mức độ khác
nhau của đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình bằng công nghệ
viễn thám và GIS.
5. Các luận điểm bảo vệ
- Luận điểm 1: Bộ tiêu chí đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng của đoạn quốc lộ 6
tỉnh Hòa Bình bao gồm nhóm tiêu chí về các tai biến thiên nhiên và nhóm tiêu chí
về các yếu tố nội tại của tuyến đƣờng.
- Luận điểm 2: Kết quả đánh giá nguy cơ dễ bị tổn thƣơng theo các mức độ
khác nhau với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám và GIS là cơ sở khoa học cho
việc đề xuất các giải pháp đảm bảo chất lƣợng khai thác đƣờng bộ của đoạn quốc lộ
6 thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Kết quả luận án góp phần hoàn thiện bộ tiêu chí,
phƣơng pháp và quy trình đánh giá TDBTT của đoạn quốc lộ 6 thuộc địa phận tỉnh
Hòa Bình, có thể vận dụng cho các khu vực có điều kiện tự nhiên tƣơng tự.
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận án đã làm rõ đƣợc nguy
cơ dễ bị tổn thƣơng với các mức độ khác nhau, làm cơ sở khoa học cho việc đề
xuất các giải pháp đảm bảo chất lƣợng khai thác đƣờng bộ đoạn quốc lộ 6 thuộc
tỉnh Hòa Bình.
7. Cơ sở tài liệu
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 (Nguồn: Xí nghiệp đo đạc ảnh địa hình - Bộ
Tài nguyên và Môi trƣờng).
- Bản đồ hoàn công đƣờng bộ tỷ lệ 1: 500 đoạn QL6, thuộc địa phận tỉnh Hòa
Bình năm 2002 (Nguồn: Cục quản lý đƣờng bộ I - Tổng cục đƣờng bộ Việt Nam).

4


- Bản đồ ổn định nền đƣờng tỷ lệ 1: 10000 đoạn QL6, thuộc địa phận tỉnh Hòa
Bình năm 1998 (Nguồn: Cục quản lý đƣờng bộ I - Tổng cục đƣờng bộ Việt Nam).

- Bản vẽ mặt cắt dọc tỷ lệ 1:2000 đoạn QL6, thuộc địa phận tỉnh Hòa Bình năm
2002 (Nguồn: Cục quản lý đƣờng bộ I - Tổng cục đƣờng bộ Việt Nam).
- Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 (Nguồn: Trung tâm thông tin lƣu trữ địa
chất - Tổng cục địa chất và khoáng sản Việt Nam).
- Dữ liệu lƣợng mƣa từ năm 2007 - 2016 tại 5 trạm quan trắc (Mai Châu,
Kim Bôi, Lạc Sơn, Hòa Bình, Chi Nê) trên địa bàn tỉnh Hòa Bình.
- Các ảnh vệ tinh bao trùm toàn bộ khu vực nghiên cứu: Ảnh GeoEye-1, ảnh
Spot 5 vào các năm 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017.
- Dữ liệu ảnh chụp khu vực nghiên cứu từ máy bay không ngƣời lái (UAV)
vào năm 2017, 2018.
- Các công trình nghiên cứu đánh giá TDBTT của mạng lƣới giao thông
đƣờng bộ do tai biến đã công bố (đề tài, luận án, luận văn) từ năm 2000 đến năm
2017.
- Các tài liệu, dữ liệu NCS thu thập đƣợc trong quá trình nghiên cứu và khảo
sát thực địa vào tháng 05/2015, tháng 08/2016, tháng 10/2017, tháng 10/2018.
- Kết quả đo đạc bằng công nghệ GPS ngoài thực địa của NCS.
8. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, cấu
trúc luận án gồm 03 chƣơng:
Chƣơng 1. Cơ sở lý luận và phƣơng pháp nghiên cứu tính dễ bị tổn thƣơng của
tuyến đƣờng quốc lộ vùng núi.
Chƣơng 2. Xây dựng bộ tiêu chí cho đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng của
đoạn quốc lộ 6 tỉnh Hòa Bình.
Chƣơng 3. Đánh giá tính dễ bị tổn thƣơng của đoạn quốc lộ 6 tỉnh Hòa
Bình bằng viễn thám - GIS và các biện pháp đảm bảo chất lƣợng khai thác
đƣờng bộ.

5

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
TÍNH DỄ BỊ TỔN THƢƠNG CỦA TUYẾN ĐƢỜNG QUỐC LỘ VÙNG NÚI
Chƣơng 1 trình bày tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan ở trên
thế giới, ở Việt Nam cũng nhƣ liên quan đến khu vực nghiên cứu; cơ sở lý luận
nghiên cứu TDBTT của tuyến đƣờng quốc lộ vùng núi, từ đó, đƣa ra quan điểm,
phƣơng pháp và hình thành hƣớng tiếp cận phù hợp trong đánh giá nguy cơ dễ bị
tổn thƣơng với các mức độ khác nhau do tai biến thiên nhiên trên tuyến đƣờng quốc
lộ vùng núi.
1.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan
1.1.1. Các nghiên cứu về tính dễ bị tổn thương của đường bộ
1.1.1.1. Các nghiên cứu về tính dễ bị tổn thương
Tính dễ bị tổn thƣơng (Vulnerability) là một khái niệm khá trừu tƣợng,
đƣợc đề cập trong rất nhiều tài liệu và đƣợc nghiên cứu ở các lĩnh vực khác nhau
(hệ thống tự nhiên - xã hội, kinh tế, chính trị, môi trƣờng, y tế, tài nguyên thiên
nhiên,…), ở các quy mô, khía cạnh khác nhau (cấp vùng, cấp khu vực,…) dƣới
các tác động và hoàn cảnh đa dạng (sự BĐKH toàn cầu, tai biến thiên nhiên và
biến động môi trƣờng, biến động giá cả hàng hóa trên thị trƣờng, sự khan hiếm
lƣơng thực, sự thay đổi tổ chức và thể chế, thảm họa công nghệ, chiến tranh,…).
Liên quan đến khía cạnh biến đổi khí hậu (BĐKH), đã có rất nhiều các
công trình nghiên cứu của các tác giả, các tổ chức trên thế giới đề cập đến vấn đề
này. Trong đó, có một số khái niệm điển hình về TDBTT do BĐKH đƣợc đƣa ra
nhƣ sau:
- TDBTT là khả năng tiềm tàng và sự ảnh hƣởng của các tai biến trong từng
bối cảnh cụ thể của xã hội, môi trƣờng sống, BĐKH [38].
- TDBTT là sự nhạy cảm của hệ thống tự nhiên hay xã hội do những thiệt
hại lâu dài từ BĐKH [115].
- TDBTT do BĐKH là mức độ mà hệ thống dễ bị tác động và không có khả
năng chống chịu trƣớc những tác động bất lợi [116].

6

Từ những khái niệm điển hình trên có thể thấy TDBTT là mức độ tổn thất,
suy thoái của hệ thống, mức độ chống chịu, phục hồi, ứng phó của nó trƣớc các
tác động từ bên ngoài (tai biến thiên nhiên và các hoạt động nhân sinh).
1.1.1.2. Các nghiên cứu về tính dễ bị tổn thương của đường bộ
Trong lĩnh vực giao thông đƣờng bộ, rất nhiều nhà khoa học than phiền về
việc thiếu một định nghĩa đầy đủ, chính thức về TDBTT của đƣờng bộ, trong đó,
phần lớn nhìn nhận bất cứ một mối đe dọa nào tới độ tin cậy của mạng lƣới giao
thông sẽ khiến cho mạng lƣới giao thông bị tổn thƣơng tại một số điểm cụ thể
hoặc bị suy yếu toàn bộ [40, 52]. Bởi lẽ, độ tin cậy của mạng lƣới giao thông
đƣờng bộ thƣờng đƣợc đánh giá theo các phƣơng pháp kỹ thuật truyền thống,
trong đó, độ tin cậy có thể biểu hiện qua nhiều khía cạnh, nhƣ: sự liên kết giữa các
tuyến đƣờng đảm bảo sự thông suốt, ổn định; hoặc mức độ ổn định của các
phƣơng tiện tham gia giao thông trên đƣờng; chi phí bảo dƣỡng và chi phí nhiên
liệu cho các phƣơng tiện tham gia trên đƣờng;… Chính vì vậy, có nhiều định
nghĩa đánh giá TDBTT của đƣờng bộ dựa trên các khía cạnh này, cụ thể nhƣ sau:
- Độ tin cậy của mạng lƣới giao thông đƣờng bộ thể hiện thông qua khả
năng kết nối và thời gian di chuyển trên đƣờng [36].
- Đánh giá hoặc dự đoán các tác động của các sự cố bên ngoài tới sự gián
đoạn phục vụ của mạng lƣới đƣờng bộ là trọng tâm chính trong đánh giá TDBTT
đƣờng bộ [53].
- TDBTT của đƣờng bộ liên quan đến sự suy yếu của mạng lƣới giao thông
đƣờng bộ và hậu quả của nó gây ra tới sự phát triển kinh tế - xã hội [52].
- TDBTT của đƣờng bộ liên quan đến khả năng phục vụ, cụ thể là khả năng
sử dụng một liên kết, một tuyến đƣờng trong một thời điểm nhất định [68].
1.1.2. Các nghiên cứu đánh giá TDBTT của đường bộ bằng công nghệ viễn thám
và GIS trên thế giới
Các nghiên cứu đánh giá TDBTT trƣớc khi xảy ra thảm họa có khả năng
làm giảm đáng kể số lƣợng ngƣời thƣơng vong, tử vong, thiệt hại về tài sản nếu

đƣợc sử dụng theo cách thích hợp. Chúng đòi hỏi phải có một tập hợp các nguồn

7


dữ liệu (các yếu tố phơi nhiễm) liên quan đến TDBTT (là những tác động dự
đoán) và các nguy cơ tai biến [78].
Mãi cho đến những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học và
công nghệ, ngày càng có nhiều các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ
viễn thám và GIS trong đánh giá TDBTT của mạng lƣới giao thông đƣờng bộ.
Trong đó, toàn bộ các thông tin chiết xuất đƣợc từ hình ảnh viễn thám đóng vai trò
là nguồn dữ liệu đầu vào quan trọng, bên cạnh đó, không thể thiếu GIS - công cụ
xử lý, phân tích để thành lập bản đồ đánh giá TDBTT của đƣờng bộ trƣớc tác
động của các loại hình tai biến thiên nhiên.
1.1.2.1. Đánh giá tính dễ bị tổn thương của đường bộ bằng công nghệ viễn thám
Trên thế giới, viễn thám là một ngành khoa học và công nghệ đƣợc ứng
dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, đặc biệt trong lĩnh vực giao thông
đƣờng bộ. Đây chính là tiền đề mở đầu cho quá trình ứng dụng viễn thám trong
đánh giá TDBTT của đƣờng bộ [75].
Công nghệ viễn thám đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực giao thông đƣờng bộ từ
rất sớm, bắt đầu từ năm 1972, ảnh hàng không chụp từ máy bay có ngƣời lái đã
đƣợc sử dụng để cung cấp các thông tin liên quan đến đƣờng bộ, cơ sở hạ tầng
đƣờng bộ nhằm giúp các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách trong việc
quản lý hệ thống giao thông vận tải [70]. Các dữ liệu hình ảnh này cung cấp các
thông tin của đƣờng bộ nhanh chóng, chi tiết mà không mất nhiều thời gian. Nhìn
chung, vào giai đoạn này, công nghệ viễn thám đƣợc đánh giá là công cụ phục vụ
cho việc quản lý giao thông đƣờng bộ thông qua việc cung cấp các thông tin của
đƣờng bộ, hạ tầng đƣờng bộ [75].
Trong lĩnh vực giao thông đƣờng bộ, tổn thƣơng đƣờng bộ không đơn
thuần là sự mất mát, sự hƣ hỏng, sự không nguyên vẹn nhƣ hiện trạng ban đầu,

mà dòng xe bị tắc nghẽn trên đƣờng cũng là một trong những dấu hiệu cho thấy
đƣờng bộ bị tổn thƣơng, không đảm bảo chất lƣợng khai thác. Bộ Giao thông
vận tải (USDOT) và Hiệp hội quốc gia về viễn thám trong giao thông vận tải của
Hoa Kỳ (NCRST) đã sử dụng hình ảnh vệ tinh quang học Quickbird, Ikonos và
ảnh vệ tinh hồng ngoại nhiệt nhằm thay thế cho các bộ cảm biến đƣờng bộ trong

8


theo dõi, giám sát sự tắc nghẽn trên đƣờng bộ, bởi những dữ liệu hình ảnh này
cho phạm vi quan sát rộng lớn và tiết kiệm chi phí [75]. Ngoài ra, Hiệp hội quốc
gia về an toàn, nguy hiểm và đánh giá thiên tai của Hoa Kỳ (NCSHD) còn nhận
định các dữ liệu viễn thám có độ phân giải không gian siêu cao này (Quickbird,
Ikonos) còn cung cấp những thông tin quan trọng trong việc quản lý và bảo vệ cơ
sở hạ tầng đƣờng bộ [109].
Tuy nhiên, trong quá trình quản lý, đòi hỏi công nghệ viễn thám cần phải
cung cấp hình ảnh tức thời, chủ động về mặt thời gian, ít tốn kém hơn và có độ
phân giải không gian cao hơn, Jensen (2000) đã chỉ ra rằng có thể quản lý hiệu
quả mạng lƣới giao thông đƣờng bộ bằng hình ảnh đƣợc cung cấp từ UAV trong
khoảng thời gian 10 phút và độ phân giải không gian lên tới 6 inch. Với công
nghệ mới này, dữ liệu hình ảnh chụp đƣợc không chỉ cung cấp các thông tin của
đƣờng bộ (độ rộng, chất liệu mặt đƣờng, số làn đƣờng,…), cơ sở hạ tầng đƣờng
bộ (cầu, cống,…) mà còn có thể cung cấp và đo lƣờng chính xác mật độ, lƣu
lƣợng các phƣơng tiện trên đƣờng, điều này giúp nâng cao hiệu quả quản lý
mạng lƣới giao thông đƣờng bộ từ xa [70]. Để đánh giá mức độ tổn thƣơng của
đƣờng bộ do dòng xe, các dữ liệu hình ảnh thời gian thực từ các máy bay không
ngƣời lái UAVs cũng có thể đƣợc sử dụng để giám sát mức độ tắc nghẽn trên
đƣờng bộ. Công nghệ này có rất nhiều ƣu điểm vƣợt trội so với các dữ liệu hình
ảnh vệ tinh quang học, đó là: cung cấp dữ liệu hình ảnh có độ phân giải không
gian cao, tức thời, nhanh chóng, chủ động đƣợc về mặt thời gian. Tuy nhiên,

công nghệ bay chụp ảnh từ UAV chỉ hiệu quả trong phạm vi quy mô nhỏ, còn
khi tuyến đƣờng bộ trải dài trên một khu vực rộng lớn thì công nghệ này lại
không hiệu quả do phải xử lý một khối lƣợng lớn dữ liệu, chi phí đầu tƣ tốn kém
hơn,… Khắc phục nhƣợc điểm này, nhiều nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh quang
học có độ phân giải không gian cao, siêu cao (Spot, Ikonos, Quickbird,…) để
chiết tách các thông tin của đƣờng bộ, cơ sở hạ tầng đƣờng bộ, thảm thực vật,
nhà cửa,… nhằm phục vụ cho các công tác quản lý cũng nhƣ đánh giá hiện trạng
tổn thƣơng của đƣờng bộ [118].

9


Ngoài theo dõi sự ùn tắc trên đƣờng, theo dõi cơ sở hạ tầng đƣờng bộ thì
việc đánh giá mức độ thiệt hại sau thảm họa là một trong những nội dung bƣớc
đầu trong đánh giá TDBTT của đƣờng bộ. Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat đƣợc sử
dụng nhiều trong việc theo dõi sự thay đổi kích thƣớc hình học mặt đƣờng bộ,
những hƣ hỏng trên đƣờng, hƣ hỏng cơ sở hạ tầng đƣờng bộ sau thảm họa động
đất, cung cấp những thông tin quan trọng trong đánh giá tổn thƣơng của đƣờng bộ
sau thảm họa [59, 60].
Trong một nghiên cứu khác, dữ liệu hình ảnh chụp đƣợc từ hai máy chụp
ảnh đặt trên nóc xe ô tô kết hợp với các bộ cảm biến thời gian thực (video, cảm
biến sinh học đƣợc gắn trên xe ô tô), bộ định vị GPS giúp tạo ra dữ liệu không
gian 3D phong phú, đầy đủ về đƣờng bộ (độ rộng, chất lƣợng mặt đƣờng, số lƣợng
cột đèn, biển báo, cây cối hai bên đƣờng,...). Công nghệ này sử dụng phần mềm
chuyên dụng để xác định, mô tả và phân tích các thiệt hại, hƣ hỏng xảy ra trên
đƣờng, các cung đƣờng có tầm nhìn bị che khuất, các cung đƣờng có độ dốc lớn
thông qua chƣơng trình thu thập hình ảnh thông minh dọc tuyến. Mục tiêu của
chƣơng trình này cũng là đánh giá hiện trạng tổn thƣơng của đƣờng bộ thông qua
các tiêu chí chính, nhƣ: Chất lƣợng mặt đƣờng có tốt không? Tầm nhìn xe chạy có
thông thoáng không? Tuyến đƣờng có nhiều đoạn cong không? Độ dốc dọc tuyến

có lớn và nhiều, gây khó khăn cho việc di chuyển trên đƣờng không?. Với mỗi
tiêu chí này, các chuyên gia sẽ đánh giá và cho điểm theo thang điểm từ “một
sao”, “hai sao”, “ba sao”, “bốn sao” cho đến “năm sao”. Đoạn tuyến hoặc tuyến
đƣờng chỉ có mức đánh giá trung bình là “một sao” thì đƣợc xếp vào loại chất
lƣợng khai thác kém, mức độ dễ bị tổn thƣơng cao và ngƣợc lại, nếu đoạn tuyến
hoặc tuyến đƣờng có mức đánh giá trung bình là “năm sao” thì đƣợc xếp loại chất
lƣợng khai thác tốt, mức độ dễ bị tổn thƣơng thấp. Việc đánh giá và cho điểm này
không cố định, nó có thể thay đổi tùy theo tình hình thực tế của tuyến đƣờng, việc
đánh giá này sẽ đƣợc tiến hành định kỳ, sau 2 đến 3 tháng. Nghiên cứu này không
đòi hỏi nhiều về nhân lực, chỉ cần 2 ngƣời vận hành chƣơng trình (một ngƣời lái
xe ô tô, một ngƣời vận hành máy tính kết nối dữ liệu hình ảnh và bộ cảm biến) là
đủ, chƣơng trình này đã áp dụng và rất thành công ở những quốc gia phát triển,

10


nhƣ: Mỹ, Pháp, Úc, Đức và một vài quốc gia đang phát triển (Rumani) [109, 110].
Ở Việt Nam, chƣơng trình này cũng đã đƣợc thử nghiệm bƣớc đầu vào năm 2001
song chƣa đƣợc ứng dụng trong thực tế do chi phí đào tạo nguồn nhân lực và chi
phí đầu tƣ máy móc, phần mềm chuyên dụng khá cao so với mặt bằng chung ở
Việt Nam.
Ở vùng núi, địa hình sƣờn dốc, chia cắt nhiều, nên các tuyến đƣờng nơi đây
thƣờng phải đắp cao đào sâu, nhiều khúc cong bám sát địa hình, nhiều đoạn còn
thuộc lƣu vực của những sông, suối lớn, chính vì vậy, các tuyến đƣờng vùng núi
rất nhạy cảm trƣớc tác động của các sự cố bên ngoài, nếu khả năng chống chịu của
tuyến đƣờng càng tốt thì mức độ dễ bị tổn thƣơng càng thấp. Trong hơn một thập
kỷ qua, nhiều nghiên cứu sử dụng hình ảnh vệ tinh chủ động SAR đƣợc sử dụng
để giải thích mức độ hình thành và tác động của tai biến (động đất) lên hệ thống
giao thông đƣờng bộ, Ronald T. Eguchi et al. đã sử dụng đồng thời cả ảnh radar,
ảnh vệ tinh quang học Ikonos và ảnh chụp từ máy bay để đánh giá hiện trạng tổn

thƣơng của đƣờng bộ sau thảm họa động đất. Trong đó, ảnh vệ tinh chủ động đƣợc
sử dụng để khai thác độ cao, chiều rộng của các tòa nhà, ảnh vệ tinh quang học
Ikonos đƣợc dùng để khai thác các thông số và thông tin của đƣờng bộ, cơ sở hạ
tầng đƣờng bộ, còn ảnh hàng không chụp từ máy bay có ngƣời lái đƣợc dùng sau
thảm họa động đất để xác định mức độ phá hủy, ƣớc tính thiệt hại do trận động đất
gây ra. Nghiên cứu này cho thấy dữ liệu viễn thám có hiệu quả cao trong việc định
lƣợng tổn thƣơng của đƣờng bộ sau thảm họa cũng nhƣ ƣớc tính thiệt hại sơ bộ
sau thảm họa (số nhà cửa bị phá hủy, số km đƣờng bị hƣ hại,...), theo dõi tiến trình
phục hồi và tái thiết sau thảm họa [90]. Cũng tiếp nối hƣớng nghiên cứu này, theo
kết quả nghiên cứu của NASA và RSPA của Bộ giao thông vận tải Hoa Kỳ, ảnh vệ
tinh chủ động có thể đƣợc sử dụng để đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến (động đất),
ảnh vệ tinh Spot và hình ảnh ghi nhận từ UAV đƣợc dùng để đánh giá hiện trạng
dễ bị tổn thƣơng của đƣờng bộ và lên kế hoạch di dời sau tai biến [118]. Qua
nghiên cứu này, nhận thấy ảnh vệ tinh chủ động có nhiều ƣu điểm (chụp đƣợc
trong mọi điều kiện thời tiết, chụp xuyên đƣợc qua mây, sƣơng mù,…) song
nhƣợc điểm là khó giải đoán bằng mắt.

11


Nghiên cứu của Estrada, M. et al. còn cho thấy khả năng xác định và
khoanh vi các tổn thƣơng do tai biến thiên nhiên đã xảy ra trên tuyến đƣờng từ ảnh
vệ tinh Landsat 7 bằng các kỹ thuật tăng cƣờng chất lƣợng ảnh [59, 60]. Ngoài kỹ
thuật tăng cƣờng chất lƣợng ảnh để phát hiện những tổn thƣơng trên đƣờng bộ,
nhiều nghiên cứu xây dựng mô hình số độ cao (DEM) từ dữ liệu ảnh vệ tinh
Landsat, sau đó, xây dựng bản đồ độ dốc từ mô hình DEM này. Các nghiên cứu
này cũng sử dụng ảnh vệ tinh Landsat-7, sau đó, chồng phủ lên mô hình số độ cao
DEM hoặc bản đồ độ dốc để xác định và khoanh vùng tổn thƣơng do tai biến trên
các tuyến đƣờng giao thông [50].
Ngày nay, dữ liệu điểm đám mây và hình ảnh từ công nghệ bay quét Lidar

trên máy bay còn cho phép lập bản đồ trực quan 3D về cơ sở hạ tầng đƣờng bộ,
theo dõi dòng xe tắc nghẽn trên đƣờng, đánh giá tình trạng chất lƣợng mặt
đƣờng,... [99].
Nhìn chung, trong đánh giá TDBTT của mạng lƣới giao thông đƣờng bộ
bằng công nghệ viễn thám, mỗi một nguồn dữ liệu viễn thám lại có những ƣu,
nhƣợc điểm riêng, nhƣ: dữ liệu hình ảnh chụp từ máy bay không ngƣời lái cho độ
phân giải không gian cao, chủ động về mặt thời gian song lại không hiệu quả khi
đánh giá tổn thƣơng đƣờng bộ trên một phạm vi quá rộng do phải xử lý khối lƣợng
hình ảnh nhiều; dữ liệu ảnh vệ tinh chủ động có thể thu thập thông tin của đƣờng
bộ trong mọi điều kiện thời tiết song lại khó giải đoán bằng mắt. Chính vì vậy,
việc sử dụng và giải đoán các dữ liệu ảnh vệ tinh quang học vẫn đƣợc coi là
phƣơng pháp đáng tin cậy và hiệu quả trong việc đánh giá TDBTT của đƣờng bộ
trên một khu vực có quy mô rộng lớn [104].
1.1.2.2. Đánh giá tính dễ bị tổn thương của đường bộ bằng công nghệ GIS
a. Về đặc điểm của công nghệ GIS đối với đánh giá TDBTT
Công nghệ GIS cho phép đo đạc, định lƣợng mức độ dễ bị tổn thƣơng của
các tuyến đƣờng bộ [43, 44, 45]. Ngoài ra, công nghệ GIS cho phép dự báo trong
tƣơng lai, tuyến đƣờng sẽ có nguy cơ bị tổn thƣơng ở đâu, mức độ nhƣ thế nào
trƣớc tác động của các tai biến thiên nhiên.

12