Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai (Luận văn thạc sĩ)
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THEO DÕI, CẢNH BÁO SỚM DÒNG CHẢY LŨ LƯU VỰC SÔNG BA THUỘC TỈNH GIA LAI PHAN SỸ ĐỒNG CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 60440224 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC1: TS NGUYỄN BÁ DŨNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC2: PGS.TS TRẦN DUY KIỀU HÀ NỘI, NĂM 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn1: TS Nguyễn Bá Dũng Cán hướng dẫn2: PGS.TS Trần Duy Kiều Cán phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Lai Cán phản biện 2: TS Nguyễn Lan Châu Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 26 tháng 12 năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 02 tháng12 năm 2017 HỌC VIÊN Phan Sỹ Đồng Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Bá Dũng ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Trần Duy Kiều ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ii LỜI CẢM ƠN Qua trình đào tạo Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội với hướng dẫn khoa học tận tình q thầy, động viên giúp đỡ gia đình, đồng nghiệp, bè bạn với nổ lực thân, đề tài luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám GIS theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai” hồn thành Học viên xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy, cô Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, người truyền đạt kiến thức quý báu để học viên có lượng kiến thức khoa học kỹ thuật Thủy văn, vững bước đường nghiệp thân Học viên chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình hai thầy hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Bá Dũng PGS.TS Trần Duy Kiều, người dìu dắt, hướng dẫn bảo tác giả hoàn thành luận văn Học viên xin cảm ơn tới lãnh đạo Đài Khí tượng Thủy văn Khu vực Tây Nguyên (nơi học viên công tác) tạo điều kiện thuận lợi mặt suốt thời gian học tập thực luận văn Và đặc biệt học viên xin chân thành cảm ơn đến gia đình người thân ln động viên, tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này./ Học viên Phan Sỹ Đồng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ix THÔNG TIN LUẬN VĂN x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG CẢNH BÁO LŨ LỚN 1.1 Tình hình lũ lớn, ngập lụt giới nước 1.2 Công nghệ viễn thám GIS cảnh báo lũ lớn 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở Việt Nam 11 1.3 Một số nghiên cứu nước nước liên quan đến vấn đề nghiên cứu đề tài 12 1.3.1 Viễn thám xác định lượng giáng thuỷ 12 1.3.2 Viễn thám GIS mơ hình hố dịng chảy tràn 14 1.3.3 Tính tốn lượng bốc 16 1.3.4 Xác định độ ẩm đất 18 1.3.5 Trong quản lý qui hoạch lưu vực sông 19 1.3.6 Dự báo xói lở, biến đổi lịng dẫn sông 21 1.3.7 Phòng chống bão 21 1.3.8 Theo dõi cảnh báo lũ, ngập lụt 22 1.4 Nhận xét chương 25 CHƯƠNG CHẾ ĐỘ MƯA LŨ LƯU VỰC SÔNG BA THUỘC TỈNH GIA LAI26 2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 26 2.1.1 Vị trí địa lý 26 iv 2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 27 2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng, thực vật 29 2.1.4 Đặc điểm hệ thống mạng lưới sông, hồ 36 2.1.5 Điều kiện kinh tế xã hội 40 2.2 Đặc điểm mưa lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai 44 2.2.1 Chế độ mưa 44 2.2.2 Đặc điểm gió mùa 49 2.2.3 Đặc điểm bão sinh mưa lớn 49 2.3 Chế độ dịng chảy lũ lưu vực sơng Ba 50 2.3.1 Nguyên nhân gây lũ sơng Ba 51 2.3.2 Đặc điểm dòng chảy lũ 51 2.3.3 Mưa thời đoạn ngắn sinh lũ 52 2.3.4 Mực nước lũ 53 2.3.5 Lưu lượng đỉnh lũ 54 2.3.6 Tổng lượng lũ 54 2.4 Nhận xét chương 56 CHƯƠNG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ THEO DÕI, CẢNH BÁO SỚM DÒNG CHẢY LŨ LƯU VỰC SÔNG BA THUỘC TỈNH GIA LAI 57 3.1 Dữ liệu phương pháp nghiên cứu 57 3.1.1 Dữ liệu ảnh viễn thám phục vụ nghiên cứu lưu vực sông Ba 57 3.1.2 Phương pháp hệ thống thông tin địa lý 58 3.1.3 Phương pháp viễn thám 61 3.2 Các tham số ảnh Landsat nghiên cứu dịng chảy lũ 62 3.2.1 Các đặc trưng quang phổ thực vật [12] 62 3.2.1.3 Chỉ số thực vật sai khác DVI (difference vegetion index) 63 3.2.2 Bức xạ bề mặt phản xạ (Albedo)[12] 64 3.2.3 Xác định lượng mưa 65 3.2.4 Chỉ số xác định vùng lũ từ ảnh viễn thám [14, 15] 65 v 3.2.5 Cơ sở phân loại điểm ảnh ngập lũ với đối tượng ngập nước 66 3.3 Quy trình phân tích dịng chảy lũ từ ảnh Landsat 67 3.3.1 Tạo chuỗi ảnh không mây (EVI, LSWI DVEL) 68 3.3.2 Tạo ảnh số thực vật tăng cường (Enhance Vegetation Index) 68 3.3.3 Chuỗi ảnh số thực vật tăng cường đa thời gian 68 3.3.4 Tạo ảnh số nước bề mặt lớp phủ 69 3.3.5 Chuỗi ảnh số nước bề mặt lớp phủ 69 3.4 CSDL ngập lụt từ ảnh viễn thám phục vụ cảnh báo sớm dịng chảy lũ lưu vực sơng Ba thuộc tỉnh Gia Lai 69 3.5 Đề xuất giải pháp theo dõi, cảnh báo sớm dịng chảy lũ lưu vực sơng 88 3.5.1 Hiện đại hóa cơng tác phục vụ dự báo, cảnh báo lũ 89 3.5.2 Nhận dạng lũ lớn cho lưu vực sông 91 3.5.3 Nghiên cứu phân vùng lũ lớn cho lưu vực sông 93 3.6 Nhận xét chương 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tiếng Anh AGN Astronomical Grid Network CORS Cross-Origin Resource Sharing DGPS Differential Global Positioning System DEM Digital Elevation Model DTM Digital Terrain Model D/GNSS Differential/Global Navigation Satellite System EVI Enhance Vegetation Index IGS International GNSS Service GIS Geographic Information System GPS Global Positioning System GDI Geospatial Data Infrastructure GLONASS Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema GALILEO European Union's Global Satellite Navigation System LC8 Landsat LE7 Landsat LT5 Landsat LSWI Land Surface Water Index NDVI Normalized Difference Vegetation Index TIN Triangulated Irregular Network TVDI Temperature Vegetation Dryness Index SGN Sol Genomics Network ODA Official Development Assistance UNDP United Nations Development Programme USGS United States Geological Survey UTM Universal Transverse Mercator WMO World Meteorological Organization WGS World Global System vii Tiếng Việt CSDL Cơ sở liệu ĐCTV Địa chất thủy văn KTNN Khí tượng nơng nghiệp KTTV Khí tượng thủy văn KTTĐ Kinh tế trọng điểm KHTL Khoa học thủy lợi LVS Lưu vực sông QĐ/BTNMT Quyết định/Bộ Tài nguyên Môi Trường NN&PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn TT-BTNMT Thông tư – Bộ Tài nguyên Môi Trường TNMT Tài nguyên môi trường viii DANH MỤC BẢNG Bảng 2-1: Phần trăm diện tích tỉnh thuộc lưu vực sông Ba 27 Bảng 2-2: Các kiểu thảm thực vật rừng lưu vực sơng Ba 32 Bảng 2-3: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Ba sông nhánh .38 Bảng 2-4: Thơng số số hồ chứa lưu vực sông Ba 40 Bảng 2-5: Lượng mưa tháng, năm bình quân nhiều năm khu vực lân cận lưu vực sông Ba giai đoạn 1990-2015 46 Bảng 2-6: Lượng mưa bình quân nhiều năm số trạm lưu vực sông Ba 47 Bảng 2-7: Lượng mưa lưu vực tính đến cửa .47 Bảng 2-8: Đặc trưng mưa theo khu vực 48 Bảng 2-9: Tần suất lượng mưa năm số trạm giai đoạn 1990 – 2015 48 Bảng 2-10: Tốc độ gió trung bình lớn số trạm .50 Bảng 2-11: Lưu lượng đỉnh lũ lớn ứng với tần suất thiết kế trạm thủy văn (theo số liệu thực đo) .52 Bảng 2-12: Lượng mưa ngày lớn số vị trí thuộc khu vực Tây Trường Sơn Trung gian 52 Bảng 2-13: Lượng mưa ngày lớn số vị trí khu vực Đơng Trường Sơn .53 Bảng 2-14: Tần suất lượng mưa ngày lớn số vị trí lưu vực sơng Ba X1p (mm) 53 Bảng 2-15: Kết tính tốn tần suất Hmax số trạm sông Ba 53 Bảng 2-16: Đỉnh lũ lớn số vị trí lưu vực sơng Ba 54 Bảng 2-17: Tần suất lưu lượng đỉnh lũ trạm Thủy văn lưu vực sông Ba 54 Bảng 2-18: Tổng lượng lũ lớn thời đoạn 1960 – 2015 54 Bảng 2-19: Đặc trung tổng lượng 1, 3, 5,7 ngày lớn ứng với tần suất thiết kế .55 Bảng 2-20: Hệ số triết giảm lượng lũ sông Ba .55 Bảng 3-1: Dữ liệu ảnh Landsat cho lưu vực sông Ba 57 Bảng 3-2: Thuật tốn phân tích logic 61 Bảng 3-3: Mối tương quan nhiệt độ mây lượng mưa .65 Bảng 3-4: Loại liệu GIS 70 Bảng 3-5: Thông tin liệu ảnh Landsat ứng với mực nước trạm An Khê 71 Bảng 3-6: Thống kê diện tích ngập lụt theo đồ nguy ngập lụt lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai qua năm lũ điển hình(1991,1992,1996,1999,2001,2007,2009, 2011và 2013) 75 ... đỡ gia đình, đồng nghiệp, bè bạn với nổ lực thân, đề tài luận văn thạc sĩ: ? ?Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám GIS theo dõi, cảnh báo sớm dòng chảy lũ lưu vực sông Ba thuộc tỉnh Gia Lai? ??... lũ 54 2.3.6 Tổng lượng lũ 54 2.4 Nhận xét chương 56 CHƯƠNG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ THEO DÕI, CẢNH BÁO SỚM DÒNG CHẢY LŨ LƯU VỰC SÔNG BA THUỘC TỈNH GIA LAI. .. Ba thuộc tỉnh Gia Lai 69 3.5 Đề xuất giải pháp theo dõi, cảnh báo sớm dịng chảy lũ lưu vực sơng 88 3.5.1 Hiện đại hóa cơng tác phục vụ dự báo, cảnh báo lũ 89 3.5.2 Nhận dạng lũ