ĐỊA LÝ THỦY VĂN CHƯƠNG 12

Địa lý thủy văn chương 12, Trường Đại học Khoa học tự nhiên.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Lời nói đầu Giáo trình Địa lý thuỷ văn biên soạn nhằm phục vụ cho việc giảng dạy học tập giáo viên sinh viên ngành Thuỷ văn, Khoa Khí tượng-Thuỷ văn Hải dương, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đai học Quốc gia Hà nội Trong trình biên soạn tác giả đà cố gắng sử dụng tài liệu, giảng đà có, đồng thời cân nhắc đưa vào nội dung mới, nghiên cứu nước lĩnh vực địa lý thuỷ văn Giáo trình đáp ứng nhu cầu học tập cấp thiết cho sinh viên ngành thuỷ văn, đồng thời có ích cho cho sinh viên, học viên học tập nghiên cứu lĩnh vực thuỷ văn tài nguyên nước Giáo trình nhà giáo đà giảng dạy Trường Đai học khoa học tự nhiên biên soạn: PTS Nguyễn Hữu Khải viết chương 1,2,3,4 phần tập ứng dụng PGS Nguyễn Văn Tuần viết chương Đây giáo trình biên soạn đầy đủ lần theo chương trình cải cách giáo dục, không tránh khỏi thiếu sót, khiếm khuyết Rất mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc Chúng xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp đà đóng góp ý kiến quý báu cho nội dung giáo trình, cảm ơn Khoa Khí tượngThuỷ văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà nội đà tạo đIều kiện thuận lợi để xuất sách Mục lục Trang 0.1 Khái niệm địa lý thuỷ văn Lời nói đầu Mở đầu 0.2 Đối tượng nhiệm vụ địa lý thuỷ văn 0.3 Liên hệ địa lý thuỷ văn khoa học khác 0.4 ý nghĩa địa lý thuỷ văn Chương 1: Các nguyên lý phương pháp nghiên cứu địa lý thuỷ văn 10 1.1 Quy luật phân hoá phổ biến cảnh quan địa lý 10 1.1.1 Cảnh quan địa lý 10 1.1.2 Quy luật phân hoá phổ biến cảnh quan địa lý 10 1.1.3 Quy luật phân hoá tượng thuỷ văn 17 1.2 Cân nuớc 21 1.2.1 Cân nước tự nhiên 21 1.2.2 Cân nước tổng hợp Các tác giả 24 1.3 Các phuơng pháp nghiên cứu 25 1.3.1 Phương pháp phân tích tổng hợp 1.3.2 Phương pháp đồ địa lý 1.3.3 Phương pháp viễn thám 25 25 26 3.2 Xây dựng đồ phân khu 1.3.4 Công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) 38 89 1.3.5 Phần mềm MapInfor Chương 2: Phân tích tổng hợp địa lý thuỷ văn 47 3.2.1 Nguyên tắc phân khu 89 3.2.2 Phân khu số dạng dao động dòng chảy 92 50 2.1 ảnh hưởng yếu tố cảnh quan đến tượng thuỷ văn 50 2.1.1 ảnh hưởng khí hậu Chương 4: Phân vùng thuỷ văn 95 4.1 Khái niệm phân vùng thuỷ văn 50 2.1.2 ¶nh h­ëng cđa thỉ nh­ìng-nham th¹ch 2.1.3 ¶nh h­ëng cđa thùc vËt 51 95 4.1.1 Kh¸i niƯm 95 52 2.1.4 ảnh hưởng địa hình 54 2.1.5 ảnh hưởng hoạt động kinh tế người 55 4.1.2 Nhiệm vụ ý nghĩa phân vùng thuỷ văn 4.1.3 Phân loại công tác phân vùng thuỷ văn 96 97 2.2 Phân tích phân bố địa lý cân nước 2.2.1 Phân bố địa lý tuần hoàn nước 2.2.2 Phân bố địa lý cân nước 57 57 58 2.3 Phân tích tổng hợp địa lý thuỷ văn 65 4.2 Các nguyên tắc phân vùng thuỷ văn 100 4.2.1 Các quan điểm biện chứng 4.2.2 Các nguyên tắc 100 103 4.3 Phương pháp phân vùng 4.3.1 Phương pháp nhân tố chủ đạo 2.3.1 Nguyên tắc phân tích tổng hợp 65 2.3.2 Các bước phân tích tổng hợp 65 2.4 Quản lý nguồn nước lưu vực 2.4.1 Quản lý tài nguyên nước 72 72 107 107 4.3.2 Phương pháp phân tích liên hợp 109 4.4 Chỉ tiêu hệ thống phân vị 2.4.2 Quản lý lưu vực 76 Chương 3: Xây dựng đồ địa lý thuỷ văn 3.1 Xây dựng đồ đẳng trị 3.1.1 Nguyên tắc chọn đặc trưng 3.1.2 Các bước vẽ đồ đẳng trị 3.1.3 Kiểm tra độ xác đồ đẳng trị 109 4.4.1 Hệ thống phân vị tiêu 4.4.1 VÊn ®Ị ranh giíi 78 78 78 82 87 112 4.5 Một số sơ đồ phân vùng thuỷ văn ¸p dơng ë ViƯt Nam hiƯn 114 114 115 110 4.5.1 Một số sơ đồ nước 4.4.2 Một số sơ đồ nước Chương 5: Đặc trưng hình tháI sông ngòi việt nam tàI nguyên nước sông ngòi việt nam Mở đầu 5.1 Đặc trưng hình thái sông ngòi Việt Nam 5.1.1 Khái quát chung sông ngòi Việt Nam phương pháp xác định đặc trưng hình thái sông ngòi 5.1.2 Các đặc trưng hình thái sông ngòi Việt Nam 5.1.3 Các sông có nguồn thuỷ lớn đặc trưng hình thái chúng 5.2 Đặc trưng hình thái lưu vực dòng sông tính đến trạm thuỷ văn 5.3 Tài nguyên nước sông ngòi Việt Nam 5.3.1 Khái niệm tài nguyên nước 5.3.2 Quan điểm nghiên cứu địa lý thuỷ văn tài nguyên nước 0.1.Khái niệm địa lý thủy văn Địa lý thủy văn (Hydrography hay Hydrological Geography) môn ngành khoa học thủy văn Đây môn học thủy văn học, với thủy văn đại cương chuẩn bị kiến thức phương pháp luận ch việc nghiên cứu môn học khác dự báo, tính toán thủy văn, Thuật ngữ địa lý thủy văn bắt nguồn từ hai chữ Hy Lạp có nghĩa nước mô tả Địa lý thủy văn nghiên cứu phân bố thể nước quy luật biến đổi phân bố tượng thủy văn khu vực định Đồng thời xác định ảnh hưởng quan hệ tương hỗ chúng với điều kiện địa lý tự nhiên khác Có thể nói địa lý thủy văn cầu nối thủy văn học địa lý học, coi nước yếu tố cảnh quan địa lý, lấy quan điểm tổng hợp địa lý để giải vấn đề thủy văn 0.2 Đối tượng nhiệm vụ môn địa lý thuỷ văn Từ khái niệm nêu trên, thấy nhiệm vụ địa lý thủy văn nghiên cứu mô tả Nhưng mô tả nước nói chung mà mô tả đối tượng nước cụ thể, hình thành điều kiện địa lý tự nhiên xác định khu vực định Đồng thời lý giải quy luật phân bố địa lý (phân bố theo lÃnh thổ) xác định mối quan hệ yếu tố thủy văn với yếu tố địa lý tự nhiên khu vực Từ cho thấy đối tượng nghiên cứu địa lý thủy văn thể nước cụ thể (như hải dương, sông ngòi, ao hồ, băng tuyết, ) khu vực cụ thể Do thực tế địa lý thuỷ văn lại chia địa lý thủy văn hải dương địa lý thuỷ văn lục địa Trong địa lý thuỷ văn lục địa lại chia thành địa lý thủy văn sông ngòi, địa lý thủy văn hồ ao, đầm lầy, nước ngầm, Nội dung địa lý thủy văn môn học địa lý thủy văn tất khu vực trái đất tất thể nước,mà tập trung nghiên cứu địa lý thủy văn sông ngòi, phương pháp nguyên lý nghiên cứu Các phần khác địa lý thủy văn hồ ao, đầm lầy, nước ngầm không đề cập đến có xét vấn đề liên quan 5.3.3 Tài nguyên nước sông ngòi Việt Nam Bài tập: 6.1 Xác định đặc trưng địa lý thuỷ văn 6.2 Phân tích ảnh hưởng số đặc trưng địa lý thuỷ văn 185 6.3 ứng dụng GIS xác định số đặc trưng địa lý thuỷ văn 189 Các thông tin địa lý thủy văn lưu vực khai thác từ đồ mô tả tình hình, sử dụng đất thổ nhưỡng địa chất địa hình Theo quan khảo sát địa chất Mỹ (1982) đặc trưng địa lý thủy văn bao gồm tất đặc trưng, trình thuỷ văn nhân tố cảnh quan ảnh hưởng đến chúng + Tổng diện tích lưu vực, hình dạng lưu vực + Mạng lưới sông ngòi + Tû lƯ diƯn tÝch kh«ng thÊm n­íc so víi diƯn tÝch l­u vùc + Tû lƯ diƯn tÝch kh«ng thÊm n­íc hiƯu dơng so víi diƯn tÝch l­u vùc + Độ dốc trung bình lưu vực + Độ dốc lòng sông + Hệ số thấm đất theo nhóm đất + Độ pH nhóm đất + Mật độ dân cư + Tỷ lệ đất sử dơng so víi diƯn tÝch l­u vùc bao gåm : *Đất nông nghiệp nông thôn *Đất khu dân cư (mật độ thấp, mật độ trung bình mật độ cao) *Đất khu thương mại *Đất khu công nghiệp * §Êt bá hoang + Hå chøa + Tû lÖ diÖn tÝch vïng th­ỵng l­u hå chøa + Tû lƯ diƯn tÝch tiªu n­íc bëi hƯ thèng cèng tiªu + Tû lệ đường phố + Lượng mưa trung bình năm + Cường độ mưa + Chất lượng nước + Chất lượng không khí Các số liệu sử dụng để xây dựng mô hình đặc trưng số lượng chất lượng nước 0.3 Liên hệ địa lý thủy văn môn khoa học khác Địa lý thủy văn có quan hệ mật thiết với thủy văn đại cương địa lý tự nhiên, đồng thời có quan hệ với môn khoa học khác nhưu khí hậu, tính toán thủy văn, điều tra thủy văn *Với thủy văn đại cương: Giữa địa lý thủy văn thủy văn địa cương có liên hệ mật thiết với nhau, chúng phân hữu Đối tượng thủy văn đại cương địa lý thủy văn thể nước chứa bề mặt trái đất Các nguyên lý quy luật hai môn sử dụng nghiên cứu đối tượng nước Chúng có kế thừa hỗ trợ lẫn Tuy nhiên gữa chúng có đặc điểm riêng biệt Sự khác biệt hai môn thể mặt sau: - Nhiệm vụ thủy văn đại cương nghiên cứu dặc tính nói chung nước thĨ n­íc tù nhiªn, nghiªn cøu quy lt chung điều khiển trình hình thành vận động nước lục địa, nghiên cứu tác động tương hỗ khí quyển, thủy thạch Thí dụ thủy văn đại cương nghiên cứu giải thích quy luật hình thành mạng lưới sông suối (mạng lưới địa lý thủy văn), trình diễn chu kỳ ẩm, nghiên cứu quy luật vật lý thể nước - Nhiệm vụ địa lý thủy văn nghiên cứu thể nước cụ thể khu vực định, tìm quy luật phân bố theo địa lý (theo lÃnh thổ) yếu tố thủy văn Đồng thời xác định mối quan hệ chúng với điều kiện địa lý tự nhiên Trên sở xây dựng quan hệ biểu thị phân hoá theo địa lý tượng thủy văn quan hệ kinh nghiệm, đồ đẳng trị hay phân khu Có thể đưa ví dụ để phân biệt môn Thuỷ văn đại cương nghiên cứu quy luật chung ảnh hưởng yếu tố cảnh quan đến dòng chảy Còn địa lý thủy văn nghiên cứu quy luật phân bố dòng chảy riêng Việt Nam, ảnh hưởng nhân tố địa lý tự nhiên Việt Nam đến dòng chảy riêng Việt Nam Do thấy nghiên cứu địa lý thủy văn phải dựa vào nguyên lý, quy luật thủy văn đại cương Còn nghiên cứu thủy văn đại cương cần đưa vào nghiên cứu địa lý thủy văn để kiểm chứng, bổ xung hay hoàn thiện *Với địa lý tự nhiên: Địa lý thủy văn có quan hệ chặt chẽ với địa lý tự nhiên Địa lý thủy văn không nghiên cứu điểm thể nước mà nghiên cứu diện, phân bố toàn lưu vực Nước trái đất yếu tố cảnh quan địa lý Các tượng trình thủy văn phát sinh phát triển điều kiện địa lý tự nhiên phức tạp Do nghiên cứu tượng thủy văn khu vực thoát ly khỏi điều kiện địa lý tự nhiên ảnh hưởng đến trình thủy văn khu vực Các tượng thủy văn khu vực nào, đặc tính diễn biến coi kết chung ảnh hưởng tổng hợp yếu tố tự nhiên gây nên Để thấy rõ vị trí địa lý thủy văn liên hệ với môn khác thủy văn học *Đo đạc chỉnh biên có nhiệm vụ nghiên cứu phương pháp đoa đạc, quan trắc, thu thập yếu tố thủy văn, đồng thời chỉnh lý, lưu trữ để phục vụ cho nghiên cứu ứng dụng *Các môn thủy văn công trình tính toán thủy văn, dự báo thủy văn, tính toán thủy lợi, nghiên cứu phương pháp tính toán dự báo đặc trưng thủy văn Thông quan môn này, thủy văn học tiếp cận đáp ứng yêu cầu phục vụ ngành kinh tế quốc dân Trong nghiên cứu môn học cần lưu ý đến quy luật địa lý đối tượng nước *Thủy hoá nghiên cứu tính chất hoá học nước, nghiên cứu diễn biến môi trường chất lượng nước *Động lực học dòng sông nghiên cứu trình thay đổi, diến biến lòng sông chế động lực dòng nước 0.4 ý nghĩa địa lý thủy văn Địa lý thủy văn phương hướng phát triển khoa học thủy văn Nó góp phần làm tăng nhanh nhịp độ phát triển ứng dụng thủy văn thùc tiƠn Mét sè mỈt thĨ cđa nã sau: - Đối với quy hoạch, lợi dụng tổng hợp tài nguyên nước: Nước tài nguyên thiên nhiên quan trọng phân bố không theo không gian thời gian Bên cạnh mặt lợi ích phủ nhận nước đưa đến mặt hại, tổn thất không nhỏ cho xà hội lũ lụt, hạn hán Để lợi dụng hợp lý bền vững tài nguyên nước, khắc phục mặt tác hại, phải nghiên cứu quy luật phân bè theo kh«ng gian thêi gian tõng khu vực, vùng, lưu vực, nghĩa phải tiến hành nghiên cứu địa lý thủy văn , tìm hiểu quy luật phân bố, mức độ ảnh hưởng yếu tố cảnh quan diễn biến cụ thể nơi, thời khoảng khác Từ làm cho công tác quy hoạch, dự kiến công trình, phương án lợi dụng hợp lý tài nguyên nước, bảo đảm phát triển bền vững - Đối với việc xây dựng công trình Việc xây dựng công trình thủy lợi công trình dân sinh kinh tế, sở hạ tầng khác phải dựa vào tính toán thủy văn thiết kế Tuy nhiên vào kết tính toán theo phương pháp thống kê tuý có dẫn đến sai lầm Nếu xem xét đến phân bố không gian địa lý, hiệu chỉnh bất hợp lý, đảm bảo hiệu an toàn công trình Kết hợp chặt chẽ tính toán thủy văn địa lý thủy văn cho phép rút ngắn thời gian tính toán nâng cao chất lượng kết Trong tình hình thiếu tài liệu đo đạc, nhiều công trình thiết kế phải sử dụng tài liệu thiết kế lưu vực tương tự, đồ đẳng trị hay công thức kinh nghiệm Các thông số tính toán phải mượn hc hiƯu chØnh tõ mét sè l­u vùc, khu vùc khác Nhưng lựa chọn thông số nào, lưu vực tương tự, hiệu chỉnh phải dựa vào quan hệ tương tác yếu tố cảnh quan với dòng chảy, dựa vào quy luật phân bố địa lý chúng Do vai trò địa lý thủy văn quan trọng - Đối với phát triển khoa học thủy văn Từ tài liệu nghiên cứu địa lý thủy văn khái quát rút kết luận khoa học quan trọng Các kết địa lý thủy văn cho phép kiểm nghiệm lại nguyên lý thủy văn đại cương Từ đưa quan điểm điều chỉnh bổ xung, xác hoá Ngoài địa lý thủy văn góp phần quan trọng phát triển tính toán, dự báo thủy văn, nâng cao hiệu công tác Với ngành kinh tế, quốc phòng an ninh địa lý thủy văn góp phần đắc lự xây dựng phương án tác chiến, bảo vệ Tổ quốc, kết hợp với phát triển kinh tế khu vực 10 Chương Các nguyên lý phương pháp nghiên cứu địa lý thủy văn 1.1 Quy luật phân hoá phổ biến cảnh quan địa lý 1.1.1 Cảnh quan địa lý Cảnh quan địa lý thể tổng hợp tượng đối tượng mà địa hình, khí hậu thủy văn, thỗ nhưỡng, thực vật, động vật đặc trưng cho hoạt động loài người trình độ định hợp thành thể thống Nó xuất trùng lặp cách điển hình phạm vi địa đới trái đất (AcBer, (1931)) Nói cách khác cảnh quan địa lý (hay gọi cảnh quan) quần tụ có quy luật yếu tố cảnh quan Các yếu tố ảnh hưởng chế ước lẫn nhau, u tè thay ®ỉi sÏ dÉn ®Õn sù thay ®ỉi yếu tố khác mức độ khác Các yếu tố cảnh quan địa lý tự nhiên bao gồm: Khí hậu, thủy văn, thỗ nường, địa hình, địa chất, động thực vật Khi tác ®éng ®Õn mét yÕu tè sÏ dÉn ®Õn sù thay ®ỉi c¸c u tè kh¸c VÝ dơ ph¸ rõng dÉn đến thay đổi khí hậu, tăng nhiệt độ không khí, giảm độ ẩm, tăng bốc Và tất yếu dẫn đến thay đổi thủy văn, tăng dòng chảy lũ, giảm dòng chảy mùa cạn, thay đổi thỗ nhưỡng, tăng xói mòn, rửa trôi, làm đất bị kiệt màu làm thay đổi nơi cư trú, giảm tính ®a d¹ng cđa ®éng vËt Trong mét ®iỊu kiƯn định địa hình, khí hậu tồn số loài động thực vật định, kể có điều kiện địa chất, thỗ nhưỡng tương ứng Đó tính chất quần tụ có quy luật yếu tố cảnh quan để tạo nên cảnh quan địa lý Các quần tụ có hệ thống đẳng cấp từ cao đến thấp Cấp tương đối cao phức tạp hơn, kết hợp cách có quy luật cấp thấp hơn, đơn giản Người ta gọi hệ thống đẳng cấp thể tổng hợp địa lý Đó sở để thực việc phân vùng địa lý nói chung thủy văn nói riêng 1.1.2 Quy luật phân hoá phổ biến cảnh quan địa lý Hiện nhà nghiên cứu thừa nhận quy luật phân hoá phổ biến yếu tố cảnh quan Đó quy luật địa đới phi địa đới Đồng thời xem xét đến phân hoá theo kiến tạo theo ô địa lý Mặt khác người ta đề cập đến phân hoá liên quan đến hoạt động kinh tế người, nhân tố đóng vai trò ngày quan trọng ngày chi 11 phối phân hoá địa lý tự nhiên Cùng với phát triển kinh tế, tác động tích cực ngày gia tăng mà hậu nóng lên toàn cầu, gây nên biến đổi cảnh quan địa lý quy mô lớn Tuy nhiên hai quy luât địa đới phi địa đới chung nhất, tổng quát 1.1.2.1 Quy luật địa đới a Tính địa đới theo vĩ độ Sự phân hoá theo địa đới phân chia xếp cách có quy luật theo vành đai địa lý theo vĩ độ kể từ xích đạo hai cực Từ phân mặt địa cầu làm đới đối xứng qua xích đạo Đó đới đài nguyên (đồng rêu), Đới rừng nhọn (taiga), đới thảo nguyên, đới xa mạc đới rừng mưa xích đạo Tính địa đới theo vĩ độ qui luật phổ biến nhất, phân bố yếu tố tự nhiên, thể rõ nét vùng địa hình bình nguyên rộng lớn, đặc biệt vùng đồng lớn xa biển Cách đặt tên đới chủ yếu dựa vào cấu trúc thảm thực vật yếu tố cảnh quan nhạy cảm với thay đổi yếu tố cảnh quan khác Nói chung có địa hình địa chất yếu tố cảnh quan mang tính địa đới, yếu tố khác mang đặc điểm riêng điển hình cho đới địa lí Ví dụ đới đồng rêu khí hậu quanh năm lạnh , mưa chủ yếu dạng tuyết rơi, dòng chảy băng tan, không tạo trận lũ với mực nước lên xuống nhanh xích đạo Đất gần đóng băng quanh năm, có lớp mỏng không bị băng giá mùa hè ngắn ngủi Do hệ thực vật đặc trưng cho vùng băng giá (đồng rêu) Ngược lại đới xích đạo, khí hậu nhiệt đới, quanh năm mùa đông, trận mưa rào mùa hè với cường độ lượng lớn, tạo nên trận mưa lớn dội, mực nước lên nhanh xuống nhanh, đặc biệt lưu vực nhỏ Do rừng nhiệt đới đa dạng loài, với nhiều tầng lớp, tạo kiểu rừng rậm thường xanh đặc trưng, rừng mưa xích đạo Tính địa đới định nhân tố vũ trụ hành tinh, diễn phân bố nhiệt mặt trời không đồng theo vĩ độ Đó tính hình cầu trái đất , độ nghiêng trục trái đất so với mặt phẳng hoàng đạo vận động tự quay trái đất quanh trục vận động quay quanh mặt trời Từ có chuyển động biểu kiến mặt trời, gây thay đổi độ nghiêng tia mặt trời đến trái đất, thay đổi độ dài ngày đêm, độ dài thời gian chiếu sáng năm, làm cho phân bố nhiệt mặt trời giảm dần từ xích đạo hai cực Song điều kiện gây tính địa đới theo vĩ độ không mạnh Vì 12 vĩ độ cao ôn đới, chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện thủy nhiệt mùa hạ Trong thời kỳ độ dài lớn ngày bù lại ảnh hưởng độ cao không lớn mặt trời Sự hạ nhiệt tính địa đới theo vĩ độ băng tuyết có khả phản xạ mạnh cực trái đất (Buđưkô) vĩ độ ôn đới, đặc biệt vĩ độ cao, phần lớn nhiệt dùng để làm tan băng tuyết để sưởi nóng đất đá bị nguội lạnh vào mùa đông Như tính địa đới không kết nhân tố hành tinh-vũ trụ mà nhân tố địa lý Sự phân bố nhiệt theo vĩ độ định đặc điểm quan träng nhÊt cđa hoµn l­u khÝ qun, chi phèi hình thành nên kiểu khối không khí chia theo điều kiện địa lý Sự khác thủy nhiệt theo vĩ độ đà gây nên phân hoá lớp vỏ trái đất thành vành đai địa lý Nhân tố chủ đạo hình thành số lượng tương quan nhiệt ẩm Liên quan với đặc điểm có tính tảng phân bố dòng chảy mặt đất động thực vật Đồng thời tạo nên không thống cường độ trình trầm tích, địa chất điạ mạo Như tính địa đới thể tất thành phần tự nhiên, kể thành phần bảo thủ địa chất, địa mạo Và đới thĨ thèng nhÊt víi nh÷ng quan hƯ cã tÝnh quy luật toàn thành phần tự nhiên không số thành phần Quy luật địa đới chi phối biến đổi khí hậu, thủy văn theo phương kinh tuyến Tuy nhiên đặc tính hấp thụ xạ bề mạt trái đất không giống nhau, khả khí làm giảm làm biến đổi nguồn lượng mặt trời, phân bố không lục địa, động lực dòng biển (hải lưu) dòng khí (hoàn lưu), làm cho quy luật địa đới không tác động cách quán nơi, lúc Và phân bố đới không trùng hợp lý tưởng rõ rệt với vành đai vĩ tuyến liên tục bao quanh bề mặt trái đất b Tính địa đới theo độ cao Khi nghiên cứu vùng đồi núi, người ta phát yếu tố cảnh quan địa lý tổ hợp chúng thay đổi cách có quy luật theo độ cao từ thung lũng lên đỉnh núi phân bố thành vành đai thẳng đứng theo độ cao Nguyên nhân sinh vành đai thẳng đứng thay đổi nhiệt độ theo độ cao.Tuy nhiên thay đổi khác nguyên tắc với thay đổi nhiệt độ theo vĩ độ xạ mặt trời Những thay đổi tạo nên xạ sóng dài bề mặt trái dất tăng theo độ cao nhanh xạ mặt trời Sự giảm nhiệt độ theo độ cao lên cao, cách xa mặt đất nguồn cung cấp nhiệt cho khí giảm Mặt đất hấp thụ xạ mặt trời toả (gọi tán xạ) đà làm ấm khí trở thành nguồn cung cấp nhiệt cho khí Còn bầu khí qun trùc tiÕp hÊp thơ chØ mét phÇn nhá bøc xạ nhiệt mặt trời Do lên cao cách xa mặt đất lượng nhiệt nhận nhiệt độ giảm Trong độ ẩm lại tăng lên Sự thay đổi lượng nhiệt ẩm tỉ lệ tương quan chúng đà phân hoá tổng hợp địa lí theo vành đai thẳng đứng Tính vành đai thể trước hết thay đổi thực vật theo độ cao Hình ảnh nói đà đơn giản hoá nhiều tính vành đai thực Tính vành đai thực hình thành không tác động độ cao mà khác nhiệt ẩm mặt địa đới hướng đơn gió Sự phân bố lại nhiệt ẩm theo chắn gió đà đóng vai trò quan trọng hình thành nên tổng hợp địa lí sườn núi Đặc biệt vùng trước núi núi thấp, phân hoá theo núi chắn ngang nhân tố chủ đạo hình thàh vành đai Hiện tượng phân bố thành vành đai thẳng đứng thể rõ vùng núi cao miền nhiệt đới, cực nhiệt độ biến đổi theo độ cao nên rõ Ví dụ nước ta Đà Lạt, Sapa điển hình tượng phân đới N»m vïng nhiƯt ®íi nh­ng khÝ hËu thùc vËt lại mang đặc tính ôn đới Hoặc Hoàng Liên Sơn chí thổ nhưỡng thể rõ nét từ thung lũng lên đỉnh núi 1.1.2.2 Qui luật phi địa đới (hay tính phi địa đới) Nếu trái đất cầu phẳng địa đới theo vĩ độ phân bố cách lí tưởng theo qui tắc hình học, nghĩa phân theo vành đai có đường biên song song với xích đạo Nhưng mặt đất lồi, lõm, có núi, có đại dương đại dương lại tồn dòng hải lưu nóng lạnh làm sai lệch qui luật chung phân bố yếu tố cảnh quanlàm cho phân hoá theo đới không theo qui tắc lí tưởng Các yếu tố (địa hình) tượng (hải lưu) nhân tố phi địa đới, tạo nhiễu động làm sai lệch qui luật địa đới Hiểu theo nghĩa 13 14 rộng phân tầng theo độ cao tượng phi đới, làm sai lệch phân bố địa đới theo vĩ độ Tính đa dạng bề mặt trái đất đà làm đị tính đồng vành đai địa đới, đồng thời tạo nên chia cắt qui mô lớn nhỏ cảnh quan đới Biểu quan trọng qui luật phi địa đới thường diễn tả phân hoá theo phương vĩ tuyến, trái với qui luật địa đới Trong phân hoá tương tác biển_lục địa có ý nghĩa Do khác tính chất vật lí môi trường nước (biển) môi trường đất đá (lục địa) đà xuất không đồng theo kinh tuyến phân bố nhiệt ẩm vùng địa cầu Kết tạo nên kiểu khối không khí riêng, kiểu hoàn lưu riêng tiêu biểu khu vực kinh tuyến mà tính chất khác biệt phương diện so sánh với khác biệt địa đới Nguyên nhân khác biệt phân hoá kiến tạo Sự phân hoá kiến tạo định nét thành phần địa chất, địa mạo mà dẫn đến phân bố lại nhiệt ẩm địa đới theo dạng yếu tố địa hình, đặc điểm cấu tạo đất đá Và ®ã dÉn ®Õn sù thay ®ỉi cã rÊt m¹nh đặc điểm đới dòng chảy, lớp phủ thổ nhưỡng, động thực vật Bởi khác địa mạo kiến tạo nguyên nhân hình thành nên tổng hợp địa lý độc đáo, đặc trưng thống địa chất, địa hình thành phần tự nhiên khác Ngoài phải kể đến phân hoá theo ô (sự phân hoá theo khu kinh tuyến), liên quan đến phân bố lục địa biển Sự khác theo ô thủy nhiệt biểu rõ khác tính lục địa Sự khác mức độ biểu tất thành phần tự nhiên tạo nên tổng hợp địa lý theo ô Các ô khác vai trò khối không khí biển lục địa, nét quan trọng hoàn lưu quyển, đặc điểm khí hậu tạo nên cường ®é trao ®ỉi nhiƯt Èm kh¸c hƯ thèng tuần hoàn đại dương- lục địa khác dòng chảy mặt địa chất chúng Cũng tính địa đới, tính địa ô thể bên chủ yếu phân bố ưu nhóm thực vật mang tính lục địa nhiều Tên địa ô phản ánh vị trí chúng châu lục đại dương bao quanh Do tác động nhân tố địa ô, phần lớn đới không bao quanh toàn châu lục Đà quan sát thấy thay có quy luật đới, không theo hướng vĩ tuyến mà theo hướng kinh tuyến Phương hướng đới khác nhau, từ hướng vÜ tun tíi h­íng hÇu nh­ kinh tun Trong sù phân hoá vĩ hướng phải kể đến vai trò phức hợp địa lý trung bình nhỏ Đó cấu trúc cao nguyên, đồng bằng, vùng biển nộ địa, cảnh quan địa đặc biệt làm cho tranh khí hậu thủy văn ngày trở nên phức tạp, làm mờ nhạt biểu tính địa đới Sự phân hoá theo độ cao thể sắc riêng liên quan đến địa hình, quy mô cấu trúc khối núi, tương tác biển- đất liền Sự kế hợp tính địa đới phi địa đới tạo nên đặc điểm địa phương khí hậu thủy văn thể chất mặt thống mâu thuẫn, ổn định không ổn định Nhìn tổng quát khí hậu, thổ nhưỡng, thực vật yếu tố thể tính địa đới tương đối ổn định, đặc trưng cho dới Còn địa hình, địa chất yếu tố phi địa đới giống đới khác nhau, không mang đặc trưng đới Tuy nhiên có thành phần hay khía cạnh riêng biệt chúng xếp vào nhóm địa đới hay phi địa đới Ví dụ đưa trung vi địa hình, đá trầm tích vào đâu Ngay thành phần địa đới điển thực vật có đặc điểm phi địa đới biểu rõ nhân tố địa mạo, địa chất địa ô tạo nên Ngay đại địa hình hoàn toàn thành tạo phi địa đới Tính địa đới phi địa đới kiểu chung có tính hành tinh phân hoá tự nhiên, tạo nên thống hoàn chỉnh bao gồm hai phân tác động lẫn Khi điều kiện địa đới lÃnh thổ đồng nhất, tính địa đới không quy luật phân hoá nói đến tính phi địa đới Sự phân hoá phi địa đới trường hợp chuyển thành phân hoá cảnh quan, tạo nên nhân tố địa phương 1.1.2.3 Luật chu kỳ tính địa đới, địa lý Grigôriev A.A Buđưko M.M.đà xác định quan hệ tính địa đới điều kiện cân lượng rằng, giới hạn địa 15 16 đới địa lý có quan hệ với trị số số khô hạn R đó: R cân LC X xạ năm mặt đất, LC tiềm nhiệt bốc hơi, X lượng mưa năm Đồng thời hai ông xác định trị số có liên quan đến đặc trưng tính địa đới thổ nhưỡng thực vật thủy văn Nghiên cứu sâu quan hệ nhân cấu tạo vận động, phát triển đới địa lý với số khô hạn cho thấy rằng, sở để phân chia mặt địa cầu thành địa đới địa lý chủ yếu nhân tố có liên quan chặt chẽ với tạo nên: *Sự thay đổi cân xạ mặt đất năm *Sự thay đổi lượng mưa năm *Sự thay đổi tỉ số cân xạ lượng mưa năm Hai nhân tố sau có ý nghĩa định phát triển toàn thể thể tổng hợp tự nhiên Do vào tình hình tăng dần trị số cân lượng xạ, đặt ôn đới, nhiệt đới nhiệt đới theo trục tung, số khô hạn theo trục hoành, ta hệ thống chu kỳ thống địa đới địa lý Và ta thÊy sù ph©n bè cđa chóng cã quy lt nh­ bảng (1.1) Từ thấy luật chu kỳ địa đới địa lý sở cấu tạo địa lý mặt địa cầu Đáng ý bảng cho thấy ứng với cột điều kiện ẩm ướt tương ứng với trị số hệ số dòng chảy sông ngòi định 17 Bảng 1.1.Tính chu kỳ địa đới địa lý R LX Hệ số dòng Bức chảy xạ R < - (vĩ độ cao) 0-50 kcal/cm2nă m Phần nam cực địa, cực địa Trung vÜ ®é 30% I Băng tuyết quanh năm _ _ IIa Hoang mạc cực địa _ _ _ _ IIb IIc IId IIe Đồng rêu Rừng Rừng Rừng (phía Nam Bắc TaiNam có khóm ga Tai-ga rộng rừng thưa) trung rừng rừng Tai-ga hỗn hợp rậm thảo nguyên 1-2 (Không đủ ẩm vừa) 2-3 (Khôn g ®đ Èm) >3 (RÊt kh«ng ®đ Èm hay cùc ®oan khô) 10- 30% 75 kcal/cm2nă m Vĩ độ nhiệt đới _ _ VIa VIb Rừng mưa nhiệt ®íi Xa Xb Rõng rËm Rõng xÝch ®¹o xÝch ®¹o (vùng đầm ẩm ướt lầy chiếm nhiều ưu thế) (đầm lầy hoá mạnh) XC Rừng xích đạo ẩm ướt vừa (đầm lầy hoá vừa) XD Rừng thưa xích đạoVùng độ đến nhiều rừng VIIb Thảo VIII nguyên Bán IX hoang Hoang mạc VIIa mạc nhiệt đới nhiệt nhiệt Rừng đới đới tùng bách cứng n/đ XI Thảo nguyên thưa khô hạn XII Bán hoang mạc nhiệt đới XIII Hoang mạc nhiệt đới 19 không ý đến tổng lượng dòng chảy mà cần xem tổ hợp thành chúng Phân biệt dòng chảy ngầm dòng chảy mặt giúp ta nhận thức phân bố đồ dòng chảy, giúp ta có điều kiện để phân tích địa đới phi địa đới dòng chảy, ảnh hưởng hoạt động người Đề tổng lượng ẩm W lưu vùc cã ý nghÜa quan träng, nã gióp ta cã phương hướng để làm tăng W, hạn chế lượng bốc vô dụng (không tham gia vào bố thực vật ) hữu ích (tham gia trì sống cối) 1.2.2 Cân nước tổng hợp Trong cân nước tổng hợp, ta xem xét tác động người nhân tố bên khu vực mang tới Để phân tích cân nước tổng hợp sử dụng phương trình (1.2) (1.3) Lvôvich Khi phân chia dòng chảy mặt dòng chảy ngầm, xem xét tác động đến thành phần Dòng chảy mặt coi dòng chảy lũ, ổn định, có tính mùa vụ, cần điều tiết Bằng hệ thống công trình điều tiết hồ chứa, trạm bơm, lượng nước mặt giữ lại cung cấp dần cho thời đoạn sau Để tác động đến thành phần dòng chảy ngầm người xây dựng hồ chứa nước ngầm, trồng gây rừng, tạo thêm thành phần dòng chảy ngầm tăng cường lượng nước thấm vào đất mùa lũ Con người tác động để làm thay đổi lượng trữ ẩm đất W Làm tăng lượng bốc hữu ích, hạn chế lượng bốc vô dụng để làm tăng thêm W Trên sở hệ phương trình cân tiến hành vẽ đồ phân bố yếu tố W, KU, KZ+, tính toán yếu tố cân b»ng n­íc cho tõng khu vùc, tõng khu vùc kinh tế, tình hình sử dụng nước ®Ĩ ®Ị c¸c biƯn ph¸p ®iỊu tiÕt, sư dơng hợp lý Việc xây dựng hồ chứa tạo quan hệ thiên nhiên Tuỳ theo lưu vực quy mô hồ chứa, tương tác hồ với lưu vực làm thay đổi trình nhiệt ẩm sát mặt nước, mặt nước khí tầng thấp, tạo tương tác nước mặt nước ngầm dải ven hồ Mỗi kiểu cảnh quan có cấu trúc thành phần cân nước Sự chênh lệch hai biến trình lượng trữ ẩm bốc tiềm kiểu có chênh lệch Độ chênh lệch cho phép ta xác định lượng nước thừa thiếu đề biện pháp điều tiết, túc có tác động người Cùng với phát triển kinh tế-xà hội, nhu cầu dùng nước ngày tăng lên, hoạt động người ngày tác động đến môi trường sinh thái nói chung tài nguyên nước nói riêng, gây nên cạn kiệt ô nhiễm nguồn nước Vì để khắc phục tình trạng cần có biện pháp điều hoà, quản lý sử dụng tài nguyên nước quan điểm phát triển bền vững Những biện pháp khai thác phải xây dựng sở tính toán cân nhu cầu dùng nước với nguồn nước tự nhiên Do tính toán cân nước tổng hợp hệ thống phải xác định nguồn nước đến gồm tiềm nước mặt khai thác trước sau có công trình điều tiết, hệ thống thủy lợi lượng nước hồi quy, trả lại hoạt động trạm bơm khu vực Khi xác định nguồn nước khỏi hệ thống phải xét đến hệ thống thoát nước tự nhiên yêu cầu dùng nước nông nghiệp, phụ thuộc vào loại trồng Đồng thời phải xét đến nhu cầu dùng nước xí nghiệp công nghiệp nhu cầu dùng nước khu dân cư vùng Những nhu cầu lại thường biến động phức tạp Nước bị nhiễm bẩn nhiều, chất độc hại người, gia súc trồng ngày vượt ngưỡng cho phép Vì tính toán cân nước xét cân nước nói chung mà phải xem xét đến thành phần lượng nước chưa bị ô nhiễm cho đối tượng sử dụng nước Bài toán tính toán cân nước tổng hợp đòi hỏi hiểu biết không tự nhiên mà xà hội, khối lượng xử lý thông tin lớn Và vấn đề xuất cần giải dạng cân nước có phá vỡ quy luật địa đới vốn có khu vực hay không? 29 30 1.3 Các phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp phân tích tổng hợp Đây phương pháp chủ yếu để nghiên cứu phân bố địa lý tượng thuỷ văn Trên sở phân tích quy luật dao động theo lÃnh thổ tác động nhân tố cảnh quan, tiến hành tổng hợp quy luật phân bố tượng thuỷ văn theo khu vực Thể quy luật phân bố quan hệ tương quan công thức kinh nghiệm chứa tham số, tham số phụ thuộc vào điều kiện địa lý khu vực Các quan hệ tương quan thích ứng với khu vực tượng thuỷ văn cụ thể Các công thức kinh nghiệm quan hệ tương quan cho phép dễ dàng xác định mặt định lượng đặc trưng thuỷ văn cần nghiên cứu.Tuy nhiên xét hết tất tác động muôn vẻ, đa dạng yếu tố cảnh quan địa lý đến thuỷ văn Để kết có độ xác cao, cần vận dụng nhiều kiến thức thống kê toán học thuật toán tối ưu hoá 1.3.2 Phương pháp đồ địa lý Phương pháp đồ địa lý có ưu điểm chỗ mô tả dược tượng thuỷ văn phạm vi rộng, mang tính trực quan đơn giản, phản ảnh quy luật phân bố khong gian tượng thuỷ văn.Vẽ đồ với khoản thời gian định cho phÐp nhËn thÊy sù ph¸t triĨn theo thêi gian cđa tượng thuỷ văn Phương pháp đồ địa lý có yêu cầu sau: -Tính xác tài liệu: Các tài liệu thu thập để vẽ đồ cần phải kiểm tra, so sánh kỹ lưỡng, sai số phải nằm phạm vi cho phép, trị số dặc trưng chọn tính toán phải phản ảnh xác tượng thuỷ văn - Tính đại biểu: Tài liệu phải có tính đại biểu thời gian không gian Cần xem xét đến tính đồng thời gian điểm quan trắc Về không gian cần xem xét đến mật độ lướ trạm tính khống chế chúng khu vực nghiên cưú - Yêu cầu đồ nền: Bản đồ để vẽ phải đồ địa hình có đường đẳng cao để so sánh quy luật diễn biến đặc trưng, đồng thời cần tận dụng đồ tỷ lệ lớn để đảm bảo độ xác cao -Điểm ghi số liệu: Phải điểm phản ảnh ảnh hưởng chung toàn lưu vực trạm đo khống chế hình thành -Khoảng cách đường cấp: Khoảng cách phải đảm bảo vừa phản ảnh biến đổi đặc trưng toàn lưu vực, vừa đảm bảo độ xác sử dụng - Phân tích tổng hợp vẽ bẩn đồ: Cần ý đến trị số trung bình trị số đặc biệt Kết hợp phân tích nhân tố ảnh hưởng để vẽ đắn - Kiểm tra, hiệu chỉnh sai số: Sau sơ vẽ đồ, phải dùng trị số thực đo đồ liên quan để kiểm tra sửa chữa Tuy nhiên giới hạn phạm vi đồ, khả thu thập số liệu để thể lên đồ, phương pháp chưa cho phép nghiên cứu địa lý thuỷ văn địa bàn rộng lớn Nó chưa cho khả xem xét diễn biến liên tục tượng thuỷ văn Trong năm gần đây, nhiều phương pháp công nghệ ứng dụng thuỷ văn Với địa lý thuỷ văn có phương pháp đưa lại hiệu cao phương pháp viễn thám hệ thống thông tin dịa lý(GIS).Chúng ta xem xét kỹ phần sau 1.3.3 Phương pháp viễn thám Trong thời gian gần phương pháp viễn thám sử dụng nhiều lĩnh vực khoa học, kỹ thuật có khoa học trái đất Viễn thám (Remote sensing- điều tra tõ xa) cã thĨ xem nh­ lµ mét kü thuật phương pháp thu nhận thông tin đối tượng từ khoảng cách định mà tiếp xúc trực tiếp với đối tượng Các thông tin thu nhận kết việc giải mà đo đạc biến đổi mà đối tượng tác động tới môi trường xung quanh trường điện từ, trường âm thanh, hấp dẫn Tuy kỹ thuật viễn thám thường hiểu từ góc độ kỹ thuật điện tử, bao trùm giải phổ sóng điện từ, từ sóng radio tần số thấp đến sóng siêu cao tần, sóng hồng ngoại, sóng nhìn thấy, tia cùc tÝm, tia X vµ tia gamma Kü thuËt viễn thám coi mô phỏng, mở rộng khả hệ thống tự nhiên Mắt-NÃo nghĩa ta có tương đồng: 31 32 Mắt NÃo MáyVi xử lý Kỹ thuật viễn thám kỹ thuật đa ngành, liên kết với nhiỊu lÜnh vùc khoa häc, kü tht kh¸c công đoạn sau đây: + Thu nhận thông tin, + Tiền xử lý thông tin, + Phân tích giải đoán thông tin, + Đưa sản phẩm dạng đồ để tổng hợp chuyên đề 1.3.3.1 Cơ sở kỹ thuật viễn thám a Đặc tính sóng điện từ Sự thu nhận kiện dạng phân bố lượng điện từ hay trường vật lý đề cập đến thiết bị thu (sensor) lượng điện từ thông thường đặt vệ tinh hay máy bay Sóng điện từ tương tác với vật chất theo nhiều chế khác phụ thuộc vào thành phần vật chất, cấu trúc thân đối tượng Những chế tương tác thay đổi cách rõ nét số đặc tính sóng điện từ thành phần phổ, phân cực, cường độ hướng phản xạ làm cho đối tượng xác định cách Như để xác định hoàn toàn đầy đủ thông tin đối tượng cần khảo sát toàn giải sóng điện từ Trong vùng sáng nhìn thấy sóng hồng ngoại, máy thu (sensor) nhận tín hiệu gồm thành phần chính: + Tán xạ từ khí quyển, + Tán xạ từ mặt đất, + Phản xạ từ mặt đất.Trong phần tán xạ từ khí không mang chút thông tin mặt ®Êt Trong vïng sãng nhiƯt vµ sãng micromet, tÝn hiƯu thu gồm hai phần: + Tán xạ từ mặt đất, + Phản xạ từ mặt đất ảnh hưởng khí Trong vùng sóng radar, khả phân biệt tần số thầp gây nên lớp phản xạ khác nhau, tín hiệu thu bao gồm tán xạ từ bề mặt lòng đối tượng lớp cận bề mặt Bëi vËy hƯ thèng radar bao gåm c¸c b­íc sãng khác cho phép nghiên cứu cấu trúc bên phân bố lớp bên vật thể bề mặt trái đất Sự tồn khí làm giảm khả lan truyền sóng điện từ Sự có mặt mây bụi thành phần khác làm tăng thêm ảnh hưởng tiêu cực Người ta đà tìm khoảng sóng ảnh hưởng khí nhỏ Những khoảng sóng gọi cửa sổ khí Tất máy thu viễn thám thiết kế giải phổ nằm cửa sổ khí b Các quy trình kỹ thuật viƠn th¸m Cã thĨ nãi kü tht viƠn th¸m có hai trình, thu nhận liệu (data acquisition) phân tích liệu (data analysis) Đối với trình thứ dùng sensor để nhận lượng điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất Nó bao gồm giai đoạn sau: + Nguồn lượng, + Truyền lượng qua khí quyển, + Năng lượng tác động qua lại với yếu tố mặt đất, + Các sensor đặt máy bay, vệ tinh tàu vũ trụ, + Các sản phẩm thu nhận từ sensor dạng ảnh dạng số Đối với trình thứ hai có giai đoạn sau: + Phân tích kiện, tiến hành giải đoán mắt thông tin ảnh xử lý thông tin dạng số máy tính, + Các thông tin đà xử lý thể dạng đồ, biểu bảng báo cáo, +Cuối sản phẩm cung cấp cho người sử dụng tùy theo yêu cầu nhiệm vụ cụ thể 1.1.3.2 Các nguồn lượng nguyên tắc xạ a Các nguồn lượng xạ ánh sáng nhìn thấy nhiều dạng lượng điện từ Sóng radio, tia cực tím, tia X dạng lượng lượng điện từ Tất dạng lượng chất giống xạ theo quy luật, theo phương trình sau : 33 34 C = f. Trong đó: C tốc độ ánh sáng (C = 3,0.108 m/s) f tần số, (1.4) bước sóng Trong viễn thám đặc trưng quan trọng sóng điện từ phổ điện từ (Electromagnetic spectrum) Trị số thường đo bước sóng phổ với đơn vị micromet (M -1.10-6m) Giải phổ từ nhìn thấy chiếm khoảng hẹp, mắt người nhận biết từ 0,4m đến 0,7m Năng lượng cực tím nằm sát với khoảng nhìn thấy phía sóng ngắn, sát với khoảng nhìn thấy phía sóng dài vùng hồng ngoại Sóng radio chiếm vùng dài Hệ thống viễn thám thông th­êng chØ thùc hiƯn ë mét vµi vïng nh­ vïng nhìn thấy, phản xạ hồng ngoại, hồng ngoại nhiệt phần sóng radio Năng lượng lượng tử (quantum) xác định theo công thức : E = h.f (1.5) Trong đó: E lượng lượng tử đo Jun (J) h h»ng sè Plank (h = 6,26.10-34js) Tõ (1.4) vµ (1.5) có : E hC (1.6) Như lượng lượng tử phụ thuộc vào độ dài bước sóng Độ dài bước sóng lớn lượng nhỏ Điều quan trọng viễn thám Các tia sóng dài khó thu nhận so với xạ sóng ngắn Mặt trời nguồn xạ hiển nhiên Một số hệ thống sensor cần phải sử dụng nguồn lượng riêng hệ thống radar gọi hệ thống chủ động (active), hệ thống sensor thu nhận nhờ lượng tự nhiên gọi hệ thống thụ động (passive) b Tác động lượng đối tượng bề mặt đất Khi xạ sóng điện từ lan truyền tới bề mặt đất, bị phản xạ, hấp thụ truyền qua Tương quan phần mô tả công thức: E i E R    E A    E T (1.7) Trong đó: Ei lượng chùm tia xạ tới, ER lượng chùm tia phản xạ, EA lượng chùm tia hấp thụ, ET lượng chùm tia truyền qua Sự tương quan phần lượng ER, EA ET phụ thuộc vào hai yếu tố: *Thứ nhất: Tỷ lệ lượng phản xạ, hấp thụ truyền tải khác đối tượng khác phụ thuộc vào thành phần cấu trúc bề mặt đối tượng *Thứ hai: Tỷ lệ mộ đối tượng khác bước sóng khác Vì hai đối tượng phân biệt dải bước sóng lại khác ë c¸c b­íc sãng kh¸c 35 Cã rÊt nhiỊu hệ thống viễn thám hoạt động độ dài bước sóng mà lượng phản xạ chiếm ưu Những đặc điểm phản xạ đối tượng bề mặt trái đất định lượng việc xác định phần lượng phản xạ Thực vật nhìn chung phản xạ yếu dải sóng nhìn thấy c Các yếu tố ảnh hưởng đến độ phản xạ - Thành phần vật chất có ảnh hưởng đến độ phản xạ Thực vật có màu sắc khắc hấp thụ dải sóng màu xanh (0,4-0,6 m) khác - Tùy thuộc vào độ khoáng hoá, thành phần chất lơ lửng chiết xuất nước, tuỳ thuộc thành phần cấu tạo nên loại đất đá mà nước, đất đá có độ phản xạ khác Như đường cong phản xạ phổ đối tượng khác khác Và ảnh hưởng thu khác Vì khác phổ phản xạ khác chất đối tượng 1.3.3.3 Hệ thống thông tin viễn thám Tùy thuộc vào công cụ nhận thông tin người ta chia hệ thống thông tin Gương viễn thám làm hai loại: quét quay Lục +Hệ thống thông tin ảnh (photographic information) Đỏ +Hệ thống thông tin không ảnh (nonphotographic information) Hồng *Hệ thống thông tin ảnh loại thông thường phổ biến nhất, thường ngoại gặp kỹ thuật viễn thám dạng băng từ phim ảnh Để thu nhận thông tin người ta dùng thiết bị thu khác nhau, gọi chung sensor Hệ thống thông tin bị động (passive) chủ yếu dùng lượng mặt trời phânTrạm thu làm loại: + Hệ thống khung (Framing System) gọi buồng chụp ảnh (Framing camera) hệ thống thu nhận liên tục hình ảnh vùng hay LANDSAT khung liền địa hình Nó cho phép nhận ảnh có kích thước lớn, mật Vệ tinh thông tin độ thông tin cao (Hình 1.3) địa phương Vệ tinh định vị toàn cầu Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống quét thu ảnh LANDSAT Vệ tinh chuyển tiếp thông tin (tư liệu) Trạm thu trung tâm 36 + Hệ thống qt (Scaning System): ChØ sư dơng mét víi tr­êng nh×n hẹp, quét dọc theo địa hình để tạo hình ảnh + Hệ thống đa phổ: Các máy ảnh đa phổ ghi hình ảnh nhiều băng phủ khác Máy quét đa phổ (multiscaner) cho khả quét khoảng phổ rộng thay máy ảnh đa phổ Hệ thống sensor chủ động (active) loại chụp ảnh radar Các thông tin thu nhận xử lý máy tính điện tử * Hệ thống thông tin không ảnh sử dụng rộng rÃi khí tượng thủy văn Căn vào giá trị phản xạ phổ tự nhiên đối tượng mặt đất để suy chất không cần thông qua ảnh Đồng thời hệ thông tin trường vật lý trái đất từ trường, trọng lực, phóng xạ phản ánh chất vật lý đối tượng nằm sâu lòng đất Kết hợp hai loại thông tin phổ trường vật lý giúp ta có nhận thức rõ sâu bề mặt trái đất * Hệ thống thu nhận để thu nhận thông tin khoảng cách khác Tính chất thông tin phụ thuộc lớn vào khoảng cách nghiên cứu, hầu hết thiết bị thông tin đặt vật mang (vecteur) tầng vũ trụ, từ 150 km trở lên vật mang sensor gồm tàu vị trơ (Nga), tµu thoi (Mü), vƯ tinh tµi nguyên trái đất (Pháp, ý, Nhật, ấn độ), vệ tinh khí tượng (Nga, Mỹ, Nhật), tầng thấp từ 1-100km có mây bay, khinh khí cầu tầng mặt từ 1m- vài chục mét có cần cẩu, giá đặt, người Sau số vật mang chính: - Vệ tinh LANDSAT Đây vệ tinh chuyên dùng vào mục đích thăm dó tài nguyên trái đất Cho đến người ta đà phóng năm vệ tinh loại Quỹ đạo vệ tinh đồng với mặt trời, ánh sáng không thay đổi vùng quét ảnh thu vùng định vào thời điểm định Trên hệ thống vệ tinh Landsat thường đặt hai loại sensor: Hệ thống quét đa phổ MSS (multispectral scanner) hệ thống vô tuyến truyền hình RBV ( return beam vidicon) §èi víi vƯ tinh Landsat 4,5 hệ thống quét đa phổ đặt sensor míi- hƯ thèng TM (Thematic mapper) - Tµu vị trụ (Nga) Hoạt động độ cao 200-250km Trong đặt máy ảnh đa phổ MKF6M Ngoài loại máy ảnh KATE-640 với băng phổ số máy ảnh cầm tay - Vệ tinh quan sát biển MOS-1 (Nhật) Đây vệ tinh quan sát biển có trang bị máy thu MESSR thu thông tin nghiên cứu bề mặt trái đất Tài liệu có độ phân giải cao, giá thành rẻ Ngoài nhiều nước đà phóng vệ tinh nghiên cứu tài nguyên môi trường trái đất trang bị kỹ thuật ngày hoàn hảo - Thiết bị thu nhận máy bay Viễn thám máy bay phận thiếu được, cung cấp thông tin khu vực hẹp có độ xác tin cậy cao Thông thường tầng trang bị máy quét đa phổ máy ảnh đa phổ đặt c¸c vËt mang kh¸c ë n­íc ta sư dơng máy AMCS Thụy điển, đặt máy bay AN-30 chụp độ cao 5km cho kết tốt 1.3.3.4 Xử lý thông tin viễn thám a Giải đoán ảnh: Vấn đề xử lý thông tin viễn thám khâu quan trọng trình xử lý trực tiếp thông tin thu Chất lượng công tác viễn thám tuỳ thuộc chất lượng giai đoạn Xử lý thông tin viễn thám vấn đề kỹ thuật mà mang tính nghệ thuật Quá trình xử lý thông tin phân làm bước sau: * Đọc ảnh: Nội dung nhận dạng ảnh Ví dụ phân biệt rừng, núi, sông hồ * Phân tích ảnh: Đo đạc kích thước, dạng, bóng màu, mật độ quang học, tính toán xác định độ cao, diện tích * Đánh giá ảnh: Đánh giá định lượng, chiều cao, chiều dài, chiều ngang cho đối tượng cụ thể ảnh thể lượng phản xạ, phát xạ truyền từ nhiều phần sông điện từ thu nhiều dạng kích thước, tỷ lệ Cơ sở việc giải đoán( đoán đọc) ảnh sử dụng hiệu thông tin thu nêu Mặc dù có nhiều yếu tố ảnh cần xử lý giải đoán cần nghiên cứu yếu tố ảnh sau đây: Kích thước, dạng, bóng, tông ảnh, kiến trúc, cấu trúc vị trí ảnh + Dạng (Shape) thể nét chung đặc thù đối tượng nghiên cứu 37 38 + Kích thước (Size): Kích thước đối tượng cần xem xét mối quan hệ với tỷ lệ ảnh + Bóng (Shadow): Là dấu hiệu quan trọng mà vào xác định độ cao tương đối đối tượng + Tông ảnh: Là lượng ánh sáng phản xạ đối tượng ảnh Độ sáng ảnh hay cấp độ xám thể màu đối tượng + Kiến trúc ảnh: Là tần xuất biến đổi tông ảnh, sản phẩm tổng hợp yếu tố khó phân biệt ảnh + Cấu trúc: Cấu trúc ảnh có quan hệ với vị trí không gian đối tượng Sự lặp lại dạng chung ảnh cho phép đoán nhËn cÊu tróc cđa chóng +VÞ trÝ: VÞ trÝ cđa ®èi t­ỵng ®­ỵc xem xÐt mèi quan hƯ víi yếu tố khác, bổ sung nhận dạng ảnh b Các phương pháp thiết bị xử lý thông tin: Hiện xử lý giải đoán thông tin viễn thám thường phân biệt phương pháp sau: + Phương pháp xử lý mắt(phương pháp mô phỏng- analog method) + Phương pháp xử lý máy tính ( phương pháp số hoá- Digital method) * Phương pháp xử lý mắt: Đây phương pháp đà sử dụng từ lâu đến đóng vai trò quan trọng việc xử lý, giải đoán thông tin viễn thám Phương pháp chủ yếu dựa vào phân biệt mắt người trực tiếp gián tiếp thông qua dụng cụ quang học Đây phương pháp mang tính định tính chủ yếu Tuy nhiên phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm ng­êi xư lý cịng nh­ c«ng xư lý th«ng tin Trong trình giải đoán thường dùng tư liệu ảnh đen trắng hay màu chụp từ máy bay hay vệ tinh Các công cụ để xử lý ảnh thường dùng Việt nam là: + Kính lập thể dùng để phân tích ảnh chụp máy bay hay tầu vũ trụ có độ phủ định + Bàn sáng dùng để giải đoán ảnh vật màu suốt + Máy tổ hợp màu để tổng hợp phim có bước sóng khác + Máy đo diện tích dùng để đo diện tích ảnh đồ + Lưới đo diện tích thay cho máy đo diện tích Việc giải đoán mắt có nhiều hạn chế khả phân biệt độ xám màu mắt người không đủ xác * Phương pháp xử lý máy tính: Thay cho phương pháp mắt, ngày người ta sử dụng phương pháp xử lý ảnh số Nguyên lý chung phương pháp giải toán nhận dạng qua thông tin ảnh đà số hoá Bằng công cụ máy tính giải toán nhận dạng cách nhanh chóng Sự phát triển phần mềm kỹ thuật số với máy tính xử lý thông tin viễn thám ngày phát triển chiếm vị trí chủ yếu Các phương pháp xử lý ảnh số phân làm nhóm chính: + Kỹ thuật hiệu chỉnh ảnh loại trừ nhiễu trình tiếp nhận + Tăng cường chất lượng ảnh + Phân tích ảnh hay giải đoán phương pháp số c Hệ thống xử lý ¶nh sè Mét hƯ thèng xư lý ¶nh sè bao gồm phận sau (Hình 1.4): Vào toạ độ tay Máy tính Vào toạ độ bàn số Video máy quét tia Trung tâm máy tính ổ đĩa Xử lý ảnh Trống hay máy quét laze Phòng xử lý ảnh số Bàn điều khiển Con chạy Máy in dòng Màn hình 39 Màn hình Máy in Thiết bị cho kết 40 -Trong thủy văn: Phương pháp viễn thám ứng dụng vào nghiên cứu thủy văn.Ví dụ thông qua mối quan hệ phổ lượng mưa phổ mật độ cối mắt đất thu từ viễn thám xây dựng đường đẳng trị mưa(Hình 1.5) +HƯ thèng xư lý trung t©m gåm cã:  ổ băng từ (Tape drive), ổ đĩa (disk drive),  M¸y tÝnh (host computer),  Bé phËn xư lý ¶nh (Image prossesing unit) + Bé phËn xö lý ¶nh gồm có: Bàn điều khiển với hình, Con chạy điều khiển, Màn hình màu + Hện thống in, bao gồm: Máy in theo đường, Máy in màu, Máy in đồ độ xám, Để xử lý số hoá ảnh cần có chương trình phần mềm chuyên dụng Hiện có nhiều phần mềm thích hợp cho mục đích đánh giá tài nguyên thiên nhiên 1.3.3.5.ứng dụng kỹ thuật viễn thám điều tra tài nguyên thủy văn Kỹ thuật viễn thám thời gian gần đà đạt đến trình độ cao trở thành phổ biến nhiều nước Nó đà trở thành công cụ đăc lực cho nhà nghiên cứu tự nhiên, môi trường, có thủy văn -Trong quản lý môi trường giúp cho việc đIều tra biến đổi môi trường, tình trạng ô nhiễm, trình hoang mạc hoá v.v -Trong điều tra đất: cho phép xác định phân loại vùng thỗ nhưỡng, đánh giá mức độ thoái hóa đất, điều tra mùa màng, thống kê lập đồ sử dụng đất -Trong địa chất: ứng dụng việc lập đồ địa chất, đồ phân bố khoáng sản, phân bố nước ngầm, xác định vị trí xây dựng khả trượt lở đất -Trong khí tượng: cho phép đánh giá lượng mưa, đánh giá lượng tuyết tan 41 Hình 1.5: Hình ảnh từ vệ tinh cho mật độ cối để vẽ đường đẳng trị mưa( Theo[15]) Tuy nhiên việc ứng dụng thực tế hạn chế Một số lĩnh vùc øng dơng thĨ nh­ sau: +Nghiªn cøu tỉng hợp lượng dòng chảy: Trong lĩnh vực lưu vực chia thành lớp khác Thông quan việc phân tích ảnh xác định hệ số dòng chảy cho lớp Tiềm dòng chảy mặt phân tích sau: QM = 0,0276 CIA (1.8) Trong đó: QM giá trị lớn nhất, C hệ số dòng chảy, I giá trị lượng mưa trung bình thời gian tập trung mưa, A diện tích lưu vực, Từ tài liệu viễn thám xác định đường cong dòng chảy CN phương pháp SCS: Q P 0,2S P 0,8S Trong ®ã: S (1.9) 1000  10 CN (1.10) 42 ë Ên §é cã quan hƯ sau: CN= 25400 254 S (1.11) +Nghiên cứu đặc trưng hình thái: Những đặc trưng hình thái sông xác định theo tư liệu viễn thám, thường ảnh máy bay tỷ lệ lớn có độ xác cao Có thể xác định độ dài sông suối độ dốc, độ rộng lòng sông, lưu vực yếu tố khác Từ xác định vận tốc V theo c«ng thøc Chezy- Maning V R / 3S / n (1.12) Tr­êng hỵp thùc nghiƯm vận tốc V tính sở phân tích ảnh mẫu với vật có chuyển động ảnh Trường hợp có trạm đo, đối chiếu tư liệu thực tế viễn thám xác định ®é réng mỈt n­íc, ®­êng cong mỈt n­íc, tõ ®ã xác định lưu lượng Những đặc trưng làm sở cho phân tích tổng hợp địa lý thủy văn lưu vực +Nghiên cứu cân nước lưu vực: Việc nghiên cứu cân nước lưu vực cho phép phân tích phân bố không gian địa lý cân nước trình thủy văn Mỗi thông số phương trình cân nước tính toán thông qua thực nghiệm đối chiếu với thông số tư liệu viễn thám, từ tính toán cho toàn lưu vực +Tính toán dòng chảy bùn cát: áp dụng phương pháp xư lý ¶nh t­ liƯu cđa vƯ tinh Landsat, tÝnh toán hệ số phổ băng từ, từ xác định lượng dòng chảy bùn cát Với vùng Bengan ấn độ áp dụng công thức sau: YSS  a  bZ  1/  cZ   dZ  1/ (1.13) Trong ®ã: Z5 = X5/2,8132 Z6 = X6/2,7002 Z7 = (X7- 0,5524)/0,4265 a = 399,550 ; b = 135,787 ; c = -0,0115 ; d = 321,630 X5, X6, X7 giá trị trung bình băng từ 5,6,7 YSS tổng độ đục lưu vực (mg/l) +Các ứng dụng khác: Nghiên cứu ứng dụng thủy văn nông nghiệp bao gồm xác định hệ số yêu cầu dùng nước cho loại trồng, kiểu 43 tán với nhiệt độ khác thời vụ khác Đồng thời nghiên cứu xây dựng đề án tưới tiêu, nghiên cứu lượng nước hồi quy thoát nước qua kênh dẫn Trong nghiên cứu môi trường chất lượng nước cho phép xác định mức độ ô nhiễm nguồn nước vùng ven biển, lòng sông, nghiên cứu diễn biến ngập lụt, diễn biến lòng sông, trình khai thác lưu vực trình đô thị hoá Để thực nội dung nghiên cứu cần phải sử dụng nhiều nguồn tư liệu, kết hợp nhiều nguồn thông tin khác nhau, bao gồm ảnh máy bay, ảnh vệ tinh với nhiều thời kì chụp khác Trong trình xử lý tư liệu cần có kết hợp nhuần nhuyễn kiến thức thủy văn, địa lý, địa mạo, kinh nghiệm thực địa Nhiều thông tin viễn thám có ích cho việc xây dựng đồ địa lý thủy văn Tuy nhiên kết bước đầu Việt Nam viƯc ¸p dơng viƠn th¸m cã nhiỊu ý nghÜa, triển vọng, chưa đầu tư nghiên cứu nhiều 1.3.4 Công nghệ hệ thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) Trước người ta cho viễn thám công nghệ độc lập để thu nhận thông tin, xử lý thông tin cho thành phẩm dạng chuyên đề Những ứng dụng gần giải vấn đề thực tiễn không dựa đơn tư liệu viễn thám nhiều trường hợp thực Vì cần phải có tiếp cận tổng hợp, tư liệu viễn thám đóng vai trò quan trọng, kèm theo thông tin truyền thống khác số liệu thống kê, quan trắc, tài liệu thực địa Phương pháp tiếp cận đánh giá, quản lý tài nguyên nhà chuyên môn đặt tên hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System- GIS) Trong mét hÖ thèng nh­ vËy, t­ liÖu viễn thám công nghệ địa lý chiếm vị trí quan trọng, cung cấp thông tin khách quan đồng Kết hợp thông tin với thông tin khác, hệ thống thông tin địa lý có khả mô mô hình đánh giá xử lý gần với tư người cho sản phẩm dạng từ phim ảnh đến đồ đường nét Hiện nhu cầu ứng dụng công nghệ lĩnh vực điều tra nghiên cứu khai thác sử dụng quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường 44 ngày gia tăng nhanh chóng phạm vi quốc gia mà phạm vi quốc tế Tiềm kỹ thuật GIS lĩnh vực ứng dụng cho phép nhà khoa học tự nhiên hoạch định sách lựa chọn phương án có tính chiến lược sử dụng quản lý tài nguyên môi trường Do công nghệ GIS coi công nghệ đầu việc qui hoạch tài nguyên hoạch định sách phát triển việt nam công nghệ GIS ứng dụng đà thu kết khả quan, đặc biệt lĩnh vực phát triển nông lâm nghiệp đánh giá tác động môi trường 1.3.4.1 Khái niệm GIS Hệ thông tin địa lý kü tht øng dơng nh÷ng hƯ thèng vi tÝnh sè (digital computer System) để lưu trữ, xử lý, quản lý, hiển thị, mô hình hoá phân tích số liệu thông tin có liên quan đến tính địa lý khu vực đó, kiện mô tả với thuộc tính gắn liền với điểm cố định Hệ thống tư liệu lưu trữ xử lý GIS bao gồm thông tin môi trường tự nhiên mà liên quan đến tính chất xà hội kinh tế lưu vực Vị trí mô tả chứa đựng thông tin nói phải xác định GIS hệ thống lưới chiếu địa lý, bao gồm mà số địa lý kinh độ, vĩ độ, nhằm bảo đảm khả truy xuất thông tin xử lý số liệu xác vùng địa lý cụ thể, phạm trù hành chính, ranh giới tên gọi địa phương (như huyện, tỉnh, thành phố, quốc gia v.v.) Các số liệu xử lý, lưu trữ cập nhật, đồng thời với đặc điểm địa lý tạo điều kiện, khả đáp ứng nhu cầu hoạch định sách phát triển tài nguyên thiên nhiên Khác với hệ trị liệu truyền thống DEBASE, FOXPRO, ACCESS, GIS có chức quản lý liệu đặc thù mà hệ nói thông tin thuộc dạng đồ, chia thành lớp, cho phép chồng chập lên tranh vùng nghiên cứu, tính toán thông tin có tính địa lý chiều dài, diện tích, chu vi, mật độ sông suối,v.v Việc truy xuất th«ng tin theo kh«ng gian hay thêi gian thùc hiƯn bëi GIS rÊt nhĐ nhµng, trùc quan, quen thc víi người sử dụng Phép chồng chập lớp thông tin cho phép mở rộng khả phân vùng theo điều kiện kiểm tra tính đắn đồ GIS có chức là: + Thu thập tiền xử lý số liệu, + Quản lý, lưu trữ khôi phục số liệu, + Thao tác phân tích, + Tạo sản phẩm chức đòi hỏi giá trị quan trắc kết phải dạng khiết Thông thường số liệu đưa vào GIS bàn phím file số liệu.Quản lý liệu thường tiến hành cách phân tích sở liệu tạo liên kết sở liệu (số liệu thuỷ văn)và sở liệu bên GIS Chức thao tác phân tích thực thuật toán đối víi sè liƯu mét vïng kh«ng gian Qua thao tác số liệu gốc chuyển thành đồ phân bố đặc trưng thuỷ văn, sử dụng cho nghiên cứu hay coi đầu vào(input) mô hình Bằng phần mềm ứng dụng MapInfo, XpanExploer, Iliwts, thao tác phân tích thực dễ dàng Hình 1.6 cho thấy trình chuyển từ số liệu thực tế thành sản phẩm ứng dụng 45 46 a Các thiết bị chÝnh sư dơng hƯ thèng GIS :  Bé xử lý trung tâm máy tính phận ngoại vi Thiết bị số hoá đồ Thiết bị đĩa cứng CPU Thiết bị vẽ ổ băng từ Màn hình Hình 1.7: Bộ xử lý trung tâm máy tính * Phần mềm Phần mềm hệ thống GIS gồm mođun hình 1.8 Thông tin vào Gián tiếp Cơ sở liệu Kết xuất kết Thông tin Hình 1.6: Số liệu dòng chảy GIS từ thực tế chuyển thành sản phẩm(Theo [15]) Lưu trữ quản lý liệu Chuyển đổi phân tích thông tin Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống phần mềm b Khả xử lý hệ thống GIS * Các phép đo: 1.3.4.2 Các phËn chÝnh cđa mét hƯ thèng GIS 47 48 +X¸c định vị trí đối tượng, +Xác định vị trí tương đối hai đối tượng, +Xác định số lượng loại đối tượng phạm vi khoảng cách cho trước, +Xác định thuộc tính toạ độ ra, +Kích thước đối tượng (diện tích, chu vi, số lượng chứa được, ) * Truy nhập liệu: +Theo tên, +Theo vị trí toạ độ, +Trong phạm vi địa lý xác định, +Theo tập hợp đại số Boolean, +Hiển thị đối tượng gắn với đồ liệu tương ứng * Tạo đồ: +Lược bỏ đường nét, +Làm trơn đường, +Lược bỏ đường thừa, +Ghép nhiều mảnh * Biến đổi đồ: +Tính tâm điểm vùng, +Tạo đường đẳng trị, +Tạo đồ gần suy từ tâm điểm vùng, +Phân loại đồ chủ đề, +Tạo cấu trúc raster * Xử lý mảnh đồ +Thay ®ỉi tû lƯ, +HiƯu chØnh h×nh häc, +Thay ®ỉi phÐp chiếu, +Thay trục chuyển gốc đồ * Tạo vùng bao: +Quanh điểm, +Quanh vùng, +Quanh đường * Chồng xếp gộp vùng: +Chồng xếp hai đồ vùng, +Khái quát đồ vùng, +Chồng xếp hai đồ để thống kê diện tích * Kỹ thuật xử lý raster +Tìm theo bán kính l tiÕn, +Thèng kª diƯn tÝch qua chång xÕp raster, +Chồng xếp đồ theo mô hình đại số Boolean, +Lựa chọn hành lang tối ưu, +Tính khoảng cách * Phân tích chiều: +Phân tích tầm nhìn (do địa hình che khuất), +Góc chiếu sáng mặt trời (làm bề mặt địa hình), +Nội quy lưới ô vuông, +Phân tích lát cắt, +Xác định vùng tụ thủy, +Phân tích độ dốc, +Tạo đường đồng mức, +Hiển thị ba chiều 1.3.4.3 Cơ sở liệu không gian(Spatial databases) GIS Cơ sở liệu không gian địa lý tập hợp số liệu biểu thị phân bố không gian, có tác động mô hình thực.Không gian xác định quan hệ đối tượng, có thuộc tính gắn liền với chúng.Các thuộc tính độc lập không gian Số liệu không gian xác định thành phần là: vị trí địa lý, thuộc tính thời gian xuát số liệu + Vị trí (Position): Biểu thị vị trí phần tử không gian, biểu thị vị trí tuyệt đối tương đối + Thuộc tính(attribute): Biểu thị số liệu phi không gian, không thay đổi thay đổi tỷ lệ phép chiếu đồ Mỗi đặc tính đặc tr­ng cho mét thùc thĨ + Thêi gian(Time): BiĨu thÞ thời điểm hay thời khoảng xuất tương ứng liệu Trong GIS liệu tổ chức thành lớp thông tin,bao gồm: + Lớp điểm(Point data): Đây dạng đơn giản số liệu không gian địalý, định vị mô tả cặp toạ độ vuông góc (x,y), chứa 49 50 đựng thông tin đối tượng Lớp điểm biểu thị trạm thuỷ văn, công trình dân sinh kinh tế + Lớp đường (Line data): Đây dạng thông tin có chiều có độ dài, xây dựng từ đoạn thẳng có từ điểm trở lên Mỗi đường dÃy điểm có nút đầu nút cuối Lớp dùng để biểu thị lưới sông, hệ thống đường giao thông, đường dây điện hay đồ đẳng trị mưa, dòng chảy Nó dạng tĩnh động + Lớp diện hay vùng(Polygns or area data) : Là dạng thông tin chung trongGIS, có chiều, đặc trưng cho thông tin rải diện tích lưu vực sông, khu cân nước, vùng thuỷ văn hay diện tích rừng phủ + Lớp bề mặt liên tục (Continous data): Đây không gian chiêù(x,y,z), biểu thị giá trị miền không gian(x,y), độ cao z mô hình số độ cao DEM (Digital elevation model) Để lưu giữ thông tin GIS thường dùng cách sau: + Mô hình Vectơ (Vector model): thể toàn thông tin thành điểm, đường, vùng, thể trực tiếp thông tin cho đường bao vùng gián tiếp cho phần bên Mô hình vectơ coi đường đơn vị bản, điểm đường có độ dài 0, vùng coi đường có điểm đầu điểm cuối trùng (Hình 1.9) + Mô hình Lưới điểm (Raster model) sử dụng lưới điểm để thực lưu trữ thông tin, thể trực tiếp cho phần bên vùng gián tiếp cho đường bao Mỗi giá trị thuộc tính biểu thị ô mảng bao phủ không gian.(hình 1.9) Hình 1.9: Mô hình vectơ lưới điểm(Theo[15]) 1.3.4.3 Hệ toạ độ phép chiếu GIS Sè liƯu GIS d­ỵc tÝch l tõ nhiều nguồn khác nhau, chúng tổ hợp trực tiếp biểu thị đồng dạng tương đối tuyệt đối, tức cần có hệ toạ độ chung.Có thể biểu thị toạ độ địa lý mặt phẳng hệ toạ độ vuông góc (x,y), hay toạ độ cực (r,).Trên mặt cầu biểu thị vectơ vuông góc, kinh độ() vĩ độ() Hệ thống toạ độ bao quanh trái đất gọi hệ toạ độ địa lý Mỗi điểm trái đất xác định toạ độ địa lý(,) Một điểm bề mặt trái đất đồ mặt phẳng thường không tương ứng với Muốn có phù hợp phải dùng phép biến đổi, tức phép chiếu đồ, để chiếu từ mặt cầu chiều lên mặt phẳng chiều.Một điểm trái đất với toạ độ địa lý(,) biểu thị mặt phẳng điểm hệ toạ độ vuông góc(x,y) toạ độ cực(r,) thông qua công thức biến đổi sau: x=f1(,) 51 52 y=f2(,) r=f3(,) =f4(,) (1.14) Hiện có nhiều phép chiếu øng dơng, cã thĨ chóng nhãm thµnh nhãm chÝnh: + Phép chiếu hình trụ (Cylindrial Pojection): Biến đổi hình ảnh từ mặt cầu vào mặt phẳng bao quanh mặt cầu dạng hình trụ + Phép chiếu hình nón (Conical Projection): Biến đổi hình ảnh vào mặt phẳng bao quanh mặt cầu dạng hình nón + Phép chiếu phương vị (Azimuthal Projection): Biến đổi hình ảnh vào mặt phẳng tiếp tuyến với mặt cầu Cần lựa chọn phép chiếu hợp lý để đảm bảo kết phân tích có chất lượng cao Người ta đề quy tắc để chọn phép chiếu sau: +Nếu quốc gia vùng nhiệt đới (Tropics) sử dơng phÐp chiÕu h×nh trơ + NÕu qc gia ë vùng vĩ độ trung bình (Temprature latidus) dùng phép chiÕu h×nh nãn + NÕu quèc gia ë vïng cùc (Polar) dùng phép chiếu phương vị 1.3.4.4 Các lĩnh vùc øng dơng chđ u cđa GIS: -Trong nghiªn cøu tài nguyên thiên nhiên: +Quản lý lâm nghiệp +Quản lý đường lại đời sống động vật hoang dà +Quy hoạch quản lý đồng ngập lụt +Quản lý đất nông nghiệp +Đánh giá tác động môi trường -Trong nghiên cứu quản lý đất đai: +Phân vùng quy hoạch lưu vực +Đánh giá tác động môi trường +Quản lý chất lượng nước +Quản lý số liệu ruộng đất Sơ đồ quản lý tài nguyên hệ thống thông tin địa lý mô tả sau: Quản lý tài nguyên 53 Thông tin cho quản lý tài nguyên Mục tiêu vấn đề quản lý GIS Thu thập số liệu Hình 1.10: Sơ đồ quản lý tài nguyên hệ thống thông tin địa lý Trong suốt 15 năm qua nước công nghiệp phát triển tổ chức quốc tế đà sử dụng kü tht GIS chđ u lÜnh vùc qu¶n lý bảo vệ môi trường Trong hội thảo quốc tế GIS (1992) nhà khoa học đà trí để bảo vệ môi trường cách bền vững hạn chế suy thoái diễn ra, kỹ thuật GIS cần thiết phải ưu tiên đưa vào ứng dụng lĩnh vực nghiên cứu nông lâm nghiệp, cách tìm kiếm mô hình nông nghiệp bền vững, nhằm xoá giảm bớt hiểm hoạ môi trường tự nhiên người (Giảm bớt tình trạng phá rừng để canh tác, tình trạng xói mòn, suy thái đất đai, tình trạng ô nhiễm môi trường nước ) Do khả ứng dụng GIS đà ngày trở thành công cụ hỗ trợ, định cho nhà quy hoạch quản lý Mức độ ứng dụng kỹ thuật GIS tuỳ thuộc vào yêu cầu đặt Có mức độ (theo Garaity Singh, 1991): +Rất khái quát: Mega, +Khái quát: Macro, +Trung bình: Mezo, +Chi tiết: Micro Mỗi mức độ phân tích hệ thống GIS vào quy mô diện tích vùng nghiên cứu phân tích thông tin từ mega đến mức micro, số lượng thông tin đưa vào xư lý sè lín h¬n, víi møc chi tiÕt h¬n tương ứng với gia tăng yếu tố đơn tính đòi hỏi phải xử lý mức độ chi tiết Khả tổng hợp phân tích sâu thông tin vùng lÃnh thổ nhỏ, 54 ngược lại, khái quát mức độ cao cho vùng rộng lớn ưu điểm kỹ thuật GIS Cho nên kỹ thuật GIS quy hoạch sử dụng đất ®ai trªn mét vïng l·nh thỉ réng lín, hay viƯc xây dựng dự án phát triển sản xuất nông lâm nghiệp khu vực nhỏ cung cấp khối lượng thông tin toàn diện, tổng hợp kịp thời theo yêu cầu; từ sở liệu cung cấp việc hoạch định bước cụ thể cần thiết (như đIều tra bổ xung, thu nhập mẫu ) nhanh chóng xác định thời gian chi phí tiết kiệm cách đáng kể 1.3.5.Phần mềm MAPINFO Có nhiều phần mềm ứng dụng GIS Tuy nhiên phần mềm MAPINFO thông dụng nước ta Nó công cụ hữu hiệu để tạo quản lý sở liệu vừa nhỏ máy tính PC Về nguyên tắc Mapinfo không đòi hỏi phải có đồng xử lý toán học (Math Coprocessor), để làm tăng tốc độ tính toán việc thể thông tin nên có chip máy tính dùng card tăng tốc hình (Video Accelerator card) card truy cập đĩa cứng nhanh để nâng cao tốc độ hiển thị thông tin Phần mềm Mapinfo ver 4.0 sản xuất năm 1995 chiếm khoảng 25Mb dung lượng đĩa cứng cho chương trình ứng dụng 7,5Mb cho phần liệu ví dụ Vì dung lượng tối thiếu để cài đặt Mapinfo 4.0 33Mb a Tổ chức thông tin Mapinfo Các thông tin Mapinfo tổ chức theo dạng bảng (table) theo lớp đối tượng Trong dạng bảng, bảng tập hợp file thông tin đồ hoạ phi đồ hoạ chứa ghi liệu mà hệ thống tạo Chỉ truy nhập vào chức Mapinfo đà mở Table Trong dạng lớp đối tượng, lớp thông tin thể khía cạnh mảng đồ tổng thể Lớp thông tin tập hợp đối tượng nhất, thể quản lý đối tượng địa lý không gian theo mét chđ thĨ thĨ, phơc vơ mét mục đích cụ thể định hệ thống Có thể coi Table lớp đối tượng Với cách tổ chức thông tin theo lớp đối tượng, phần mềm Mapinfo xây dựng thành khối thông tin độc lập cho mảnh đồ máy tính Một mảnh đồ máy tính chồng xếp lớp thông tin lên Điều giúp cho việc thành lập đồ máy tính linh hoạt theo cách tập hợp lớp thông tin khác hệ thống Dễ dàng thêm vào mảnh đồ đà có lớp thông tin xoá lớp đối tượng không cần thiết Một đặc điểm khác biệt thông tin GIS so với thông tin hệ đồ hoạ máy tính khác liên kết chặt chẽ, tách rời thông tin thuộc tính với đối tượng đồ Trong cấu tổ chức quản lý, sở liệu Mapinfo chia làm hai thành phần bản: sở liệu thuộc tính sở liệu đồ Các ghi sở liệu quản lý độc lập, liên kết với thông qua số ID, quản lý lưu trữ chung cho hai loại ghi nói b Các thực đơn chức Mapinfo Như phần mềm khác chạy môi trường Window, Mapinfo tạo thành thực đơn (Item) với chức tương ứng, thông qua hợp hội thoại, giao diện hình, thuận tiện cho người sử dụng Thông qua thực đơn thực thao tác với Table më xem mét Table, t¹o mét Table míi cã cÊu trúc theo ý muốn thiết kế CSDL quản lý Mapinfo Đồng thời cho phép tạo lập đồ máy tính thông tin, chọn đối tượng đăng ký hình ảnh lên đồ, biên tập đối tượng đồ, tạo trang trình bày để cung cấp cho người sử dụng Lưu ý thông tin hệ GIS luôn phải gắn liền với hệ toạ độ mặt đất (Earth System) nhập thông tin từ hệ thống khác vào Mapinfo cần phải định nghĩa hệ toạ độ cho nó, không chọn hệ toạ độ phi địa lý (non earth System) Mapinfo cho phép phân tích địa lý hệ thống, tự động tổng hợp phân tách liệu đà có theo không gian gán chúng cho đối tượng Có thể liên kết lớp thông tin đồ với thông tin thuộc tính, tạo đồ với thông tin khác theo yêu cầu Thông qua thực đơn chức chồng chập đồ để phân tích xem xét toàn thông tin vùng lành thổ cách trực quan tương đối đầy đủ, dễ dàng 55 56 c Bản đồ chuyên đề GIS Bản đồ chuyên đề công cụ hiệu để thể phân tích hiển thị liệu GIS Thành lập đồ chuyên đề trình thể thông qua tô vẽ đối tượng đồ theo chuyên đề cụ thể Mỗi loại đồ chuyên đề ứng dụng cho mục đích cụ thể có tính chất khác Thông qua đồ chuyên đề tạo loạt đồ dựa đối tượng đồ chung, biểu thị vấn đề khác liên quan đến chủ đề quan tâm Trước thành lập đồ chuyên đề phải hiểu rõ thành phần tạo nên đồ chuyên đề quan hệ chúng thành lập chuyên đề Các liệu hiển thị đồ tham số chuyên đề Tuỳ theo kết phân tích chuyên đề xác định hay nhiều tham số chuyên đề Tham số chuyên đề trường liệu hay biểu thức toán học trường liệu Bản đồ chuyên đề tạo Mapinfo nhiều phương pháp, số có: +Phương pháp khoảng (Range) +Phương pháp đơn vị đồ thị (Bar chart) +Phương pháp phân đoạn đồ thị (Pie chart) +Phương pháp cá thể (Individual) Ví dụ sở đồ tỉnh quét scaner Hệ thống sông ngòi lưới trạm KTTV cấy lên Thông tin gắn liền với sông ngòi đặc trưng lưu vực sông, với trạm KTTV số liệu đo hàng ngày Các đồ phân vùng chế độ dòng chảy, độ đục, sử dụng đất đồ có thông tin mang tính chất vùng Để nhận thông tin đối tượng cần quan tâm, cần kích hoạt đối tượng thuộc tính kèm theo đối tượng hiển thị lên dạng bảng Các đồ đẳng trị mưa, dòng chảy đồ mang thông tin dạng đường, đường có giá trị Nhờ tính soạn thảo làm trơn mà đường đẳng trị số hoá dạng véctơ Còn việc tính toán lượng mưa hay dòng chảy mặt cho vùng phải nhờ vào phần mềm GIS mạnh khác ILWIS, Spans Explorer, Việc xây dựng đồ chuyên đề, chồng chập lớp thông tin, truy xuất liệu MapInfo dễ dàng in ấn số liệu đồ nhanh, đẹp theo tû lÖ 57 58 ... thuỷ văn lại chia địa lý thủy văn hải dương địa lý thuỷ văn lục địa Trong địa lý thuỷ văn lục địa lại chia thành địa lý thủy văn sông ngòi, địa lý thủy văn hồ ao, đầm lầy, nước ngầm, Nội dung địa. .. thể nói địa lý thủy văn cầu nối thủy văn học địa lý học, coi nước yếu tố cảnh quan địa lý, lấy quan điểm tổng hợp địa lý để giải vấn đề thủy văn 0.2 Đối tượng nhiệm vụ môn địa lý thuỷ văn Từ... thủy văn, điều tra thủy văn *Với thủy văn đại cương: Giữa địa lý thủy văn thủy văn địa cương có liên hệ mật thiết với nhau, chúng phân hữu Đối tượng thủy văn đại cương địa lý thủy văn thể nước chứa