Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý để phân loại các tiểu lưu vực trong lưu vực sông đồng nai

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THANH NGÂN ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ PHÂN LOẠI CÁC TIỂU LƯU VỰC TRONG LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI Chuyên ngành : Tin Học Môi Trường GVHD : ThS Trần Tuấn Tú KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn: ThS TRẦN TUẤN TÚ (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán phản biện: ThS TRẦN THỊ VÂN (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Khóa luận tốt nghiệp bảo vệ Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG TP.HCM ngày 28 tháng 07 năm 2009 Thành phần Hội đồng đánh giá khóa luận tốt nghiệp gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng đánh giá khóa luận tốt nghiệp) TS NGUYỄN KỲ PHÙNG (Chủ tịch Hội đồng) TS VŨ VĂN NGHỊ ThS TRẦN TUẤN TÚ ThS DƯƠNG THỊ THÚY NGA ThS TRƯƠNG CÔNG TRƯỜNG Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá KL Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khóa luận sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MƠI TRƯỜNG -i- LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, bên cạnh nỗ lực thân, tác giả nhận nhiều động viên, hỗ trợ giúp đỡ to lớn gia đình, thầy bạn khóa Tác giả vơ cảm kích trước hỗ trợ Bằng tất lòng mình, tác giả xin gửi lời tri ân chân thành đến với người thơng qua trang đầu khóa luận - Trước tiên, xin cám ơn người gia đình ln sát cánh bên con, sẵn sàng hỗ trợ, động viên Con xin cám ơn ba mẹ, bà ngoại yêu thương, dạy dỗ con, tin tưởng vào lựa chọn con, tạo điều kiện tốt để vững bước đường học vấn Con xin cám ơn dì năm dượng năm ln sẵn sàng - động viên, hỗ trợ con, giúp định hướng đường tương lai Em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Trần Tuấn Tú – Khoa Môi Trường trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM ln tận tình hướng dẫn truyền thụ kiến thức chuyên môn thực tế suốt trình làm đề tài - giúp em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cám ơn thầy Hà Quang Hải, thầy Nguyễn Kỳ Phùng, cô Dương Thị Thúy Nga – Khoa Môi Trường trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM tất Quý Thầy Cô suốt năm đại học ân cần dạy dỗ, bảo, cung cấp kiến thức - cần thiết giúp em vững bước vào đời Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Khoa Việt Trường, thầy Trương Cơng Trường, thầy Nguyễn Chí Thiện anh Phạm Đặng Mạnh Hồng Luân – Khoa Môi Trường trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM tận tình bảo, hướng dẫn em suốt - q trình học tập Cuối cùng, tơi xin cảm ơn bạn lớp 05MT luôn quan tâm giúp đỡ, tin tưởng, hỗ trợ tơi, giúp tơi có nghị lực vượt qua khó khăn để hồn thành tốt bốn năm học đại học TP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 06 năm 2009 Tác giả -ii- TÓM TẮT Các lưu vực sơng có vai trò vơ quan trọng việc phát triển sử dụng nguồn tài nguyên nước nguồn tài nguyên thiên nhiên khác người Các trình tự nhiên xảy lưu vực sông tác động cách trực tiêp đến hoạt động sống người Chính lý đó, việc nghiên cứu lưu vực sông cần thiết Trong số nghiên cứu lưu vực sơng, nghiên cứu chi tiết việc xác định phân loại lưu vực sơng có liên quan đến khía cạnh môi trường để quản lý hiệu nguồn tài nguyên cần thiết cấp bách Trong khóa luận này, tác giả sử dụng cơng cụ Hệ Thống Thông Tin Địa Lý để phân loại tiểu lưu vực cấp khu vực nghiên cứu gồm ba lưu vực sơng chính: sơng La Ngà, sơng Bé, phần thượng lưu trung lưu sông Đồng Nai Các tiểu lưu vực cấp phân loại dựa đặc điểm hình thái địa hình chúng Bên cạnh việc phân loại tiểu lưu vực cấp 5, tác giả tiến hành xác định nguy xảy lũ quét nhóm tiểu lưu vực phân loại Kết trình nghiên cứu cho thấy tiểu lưu vực cấp khu vực nghiên cứu chia thành bảy nhóm Mỗi nhóm lưu vực ứng với đặc điểm đặc trưng hình thái địa hình khác Và đặc điểm đặc trưng sở để xác định nguy lũ quét nhóm lưu vực -iii- ABSTRACT River basins have key role in the development and use water resource as well as other natural resources for human being The natural processes take place in the river basins impact to human life activities Therefore, the studies on river basins are necessary Especially the detailed studies in identification and classification of basins which is concerned in environment aspects to develop the resource currently are essential and imperative In the research, the GIS tools were used to classify the fifth-order watersheds that consist of the basins of La Nga River, Be River, the middle and upstream areas of Dong Nai River The classification was done based on morphology and topography of the basins In addition, the risk of flood of rain (flash flood) that could be occurred in the classified watersheds was identified The results show that the fifth-order watersheds in the study area were arranged into seven groups Each group is described by specific characteristics of morphology and topography Then these characteristics were applied for determination of risk of flood of rain (flash flood) -iv- LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi tên Nguyễn Thanh Ngân, sinh viên chuyên ngành Tin Học Mơi Trường khóa 2005, mã số sinh viên 0517067, tơi xin cam đoan: khóa luận tốt nghiệp “Ứng dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý để phân loại tiểu lưu vực lưu vực sông Đồng Nai” cơng trình nghiên cứu khoa học thực thân tôi, thực hướng dẫn khoa học Thạc sĩ Trần Tuấn Tú Các liệu, hình ảnh, số liệu thơng tin tham khảo luận văn thu thập từ nguồn đáng tin cậy, qua kiểm chứng, công bố rộng rãi tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng phần Tài Liệu Tham Khảo Các đồ, đồ thị, số liệu tính tốn kết nghiên cứu luận văn thực cách nghiêm túc, trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin lấy danh dự uy tín thân để đảm bảo cho lời cam đoan TP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 06 năm 2009 Tác giả -v- MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT .ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ iv MỤC LỤC .v DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC BIỂU ĐỒ x DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiii CHƯƠNG MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ .1 II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI III KHU VỰC VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU IV NỘI DUNG THỰC HIỆN ĐÊ TÀI V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI VI DỮ LIỆU SỬ DỤNG VII PHẦN MỀM SỬ DỤNG VIII Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHƯƠNG .6 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 1.1.2 Đặc điểm địa hình khu vực nghiên cứu 1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng khu vực nghiên cứu 1.1.4 Đặc điểm dòng chảy khu vực nghiên cứu 1.1.5 Đặc điểm thảm thực vật khu vực nghiên cứu 10 1.1.6 Đặc điểm khí hậu – khí tượng khu vực nghiên cứu .11 1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ – XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU .12 -vi- 1.2.1 Đặc điểm dân cư khu vực nghiên cứu 12 1.2.2 Giáo dục – y tế 13 1.2.3 Nông nghiệp – Công nghiệp 14 CHƯƠNG 16 2.1 GIỚI THIỆU VỀ HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU LƯU VỰC SÔNG .16 2.2 ỨNG DỤNG GIS TRONG NGHIÊN CỨU LƯU VỰC SƠNG 18 2.2.1 Mơ hình DEM liệu SRTM 18 2.2.2 Mơ hình D8 phân chia mạng dòng chảy 20 2.2.3 Tính độ dốc lưu vực 22 2.2.4 Tính hướng sườn lưu vực 23 2.2.5 Tính phân cắt sâu lưu vực 24 2.3 MỘT SỐ KỸ THUẬT KHÁC SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN 24 2.3.1 Nắn chỉnh hình học ảnh .24 2.3.2 Lọc ảnh ma trận lẻ 25 2.3.3 Kỹ thuật tái phân loại ảnh 25 2.3.4 Kỹ thuật tính tốn liệu raster 25 2.3.5 Kỹ thuật thống kê liệu raster 25 2.4 ĐỊNH HƯỚNG PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN TRONG KHÓA LUẬN 25 CHƯƠNG 27 3.1 THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM BA LƯU VỰC SƠNG CHÍNH 27 3.1.1 Đặc điểm hình thái mạng dòng chảy ba lưu vực sơng 27 3.1.2 Đặc điểm địa hình ba lưu vực sơng 30 3.2 THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM TIỂU LƯU VỰC CẤP TRONG KVNC .41 3.2.1 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông La Ngà 41 3.2.2 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông Đồng Nai .46 3.2.3 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông Bé 52 3.3 THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM TIỂU LƯU VỰC CẤP TRONG KVNC .58 3.3.1 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông La Ngà 58 3.3.2 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông Đồng Nai .61 3.3.3 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông Bé 64 -vii- CHƯƠNG 69 4.1 PHÂN LOẠI CÁC LƯU VỰC CẤP TRÊN KVNC .69 4.1.1 Nguyên tắc chọn đối tượng lưu vực cần phân loại 69 4.1.2 Nguyên tắc xác định đặc điểm phân loại 70 4.1.3 Kết phân loại tiểu lưu vực cấp 73 4.2 XÁC ĐỊNH MỐI LIÊN QUAN GIỮA DẠNG LƯU VỰC VỚI TAI BIẾN LŨ QUÉT .80 4.2.1 Xây dựng đồ nguy xảy lũ quét khu vực nghiên cứu .80 4.2.2 Xác định mối liên hệ nhóm lưu vực với nguy xảy lũ quét 86 CHƯƠNG 90 5.1 KẾT LUẬN 90 5.2 KIẾN NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 * TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 92 * TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH .92 * TÀI LIỆU THAM KHẢO TỪ INTERNET 93 PHỤ LỤC 95 PHỤ LỤC 96 PHỤ LỤC 97 PHỤ LỤC 98 PHỤ LỤC 99 PHỤ LỤC 100 PHỤ LỤC 101 PHỤ LỤC 102 PHỤ LỤC 103 PHỤ LỤC 10 .104 PHỤ LỤC 11 .105 -viii- DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng số liệu dân cư khu vực nghiên cứu (2007) [17] 12 Bảng 1.2 Số lượng học sinh phổ thông khu vực nghiên cứu [17] 13 Bảng 1.3 Số sở khám chữa bệnh khu vực nghiên cứu [17] 14 Bảng 1.4 Bảng số liệu hoạt động trồng lúa khu vực nghiên cứu [17] 14 Bảng 1.5 Bảng số liệu giá trị sản xuất công nghiệp khu vực nghiên cứu [17] .15 Bảng 3.1 Đặc điểm hình thái lưu vực 28 Bảng 3.2 Đặc điểm mạng dòng chảy lưu vực 29 Bảng 3.3 Đặc điểm độ cao địa hình lưu vực .31 Bảng 3.4 Đặc điểm độ dốc địa hình lưu vực .34 Bảng 3.5 Đặc điểm hướng sườn lưu vực .37 Bảng 3.6 Đặc điểm phân cắt sâu lưu vực 40 Bảng 3.7 Đặc điểm hình thái tiểu lưu vực cấp (LV sông La Ngà) 42 Bảng 3.8 Đặc điểm mạng dòng chảy tiểu lưu vực cấp (LV sông La Ngà) .43 Bảng 3.9 Đặc điểm địa hình tiểu lưu vực cấp (LV sông La Ngà) .45 Bảng 3.10 Đặc điểm hình thái tiểu lưu vực cấp (LV sông Đồng Nai) 46 Bảng 3.11 Đặc điểm mạng dòng chảy tiểu lưu vực cấp (LV sông Đồng Nai) 48 Bảng 3.12 Đặc điểm địa hình tiểu lưu vực cấp (LV sông Đồng Nai) .50 Bảng 3.13 Đặc điểm hình thái tiểu lưu vực cấp (LV sông Bé) 52 Bảng 3.14 Đặc điểm mạng dòng chảy tiểu lưu vực cấp (LV sông Bé) .54 Bảng 3.15 Đặc điểm địa hình tiểu lưu vực cấp (LV sông Bé) 56 Bảng 3.16 Đặc điểm hình thái tiểu lưu vực cấp (LV sông La Ngà) 58 Bảng 3.17 Đặc điểm mạng dòng chảy tiểu lưu vực cấp (LV sông La Ngà) .59 Bảng 3.18 Đặc điểm địa hình tiểu lưu vực cấp (LV sông La Ngà) 60 Bảng 3.19 Đặc điểm hình thái tiểu lưu vực cấp (LV sông Đồng Nai) 61 Bảng 3.20 Đặc điểm mạng dòng chảy tiểu lưu vực cấp (LV sông Đồng Nai) 62 Bảng 3.21 Đặc điểm địa hình tiểu lưu vực cấp (LV sơng Đồng Nai) .64 Bảng 3.22 Đặc điểm hình thái tiểu lưu vực cấp (LV sông Bé) 64 Bảng 3.23 Đặc điểm mạng dòng chảy tiểu lưu vực cấp (LV sông Bé) .66 Bảng 3.24 Đặc điểm địa hình tiểu lưu vực cấp (LV sông Bé) 68 -93- [20] Wikipedia, “Lưu vực”, Website Wikipedia Tiếng Việt, Tháng năm 2009: -94- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN VỊ TRÍ CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -95- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN ĐỘ CAO ĐỊA HÌNH CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -96- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN MẠNG LƯỚI DÒNG CHẢY CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -97- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN ĐỘ DỐC ĐỊA HÌNH CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -98- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN HƯỚNG SƯỜN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -99- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN PHÂN CẮT SÂU ĐỊA HÌNH CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -100- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN CÁC TIỂU LƯU VỰC CẤP TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -101- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN CÁC TIỂU LƯU VỰC CẤP TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU Hệ quy chiếu VN2000 -102- PHỤ LỤC BẢN ĐỒ THỂ HIỆN KẾT QUẢ PHÂN LOẠI CÁC TIỂU LƯU VỰC CẤP Hệ quy chiếu VN2000 -103- PHỤ LỤC 10 BẢN ĐỒ THỂ HIỆN NGUY CƠ LŨ QUÉT XÉT TRÊN YẾU TỐ ĐỊA HÌNH Hệ quy chiếu VN2000 -104- PHỤ LỤC 11 HÌNH ẢNH TẠI MỘT SỐ VỊ TRÍ KHẢO SÁT THỰC ĐỊA Hình 1: Sơng La Ngà chụp từ chân cầu La Ngà Hình 2: Sơng La Ngà chụp từ tượng đài Chiến Thắng La Ngà -105- Hình 3: Hồ Trị An chụp từ vị trí dự án nhà cơng vụ huyện Vĩnh Cửu Hình 4: Hồ Trị An chụp từ vị trí gần nhà máy thủy điện -106- Hình 5: Hồ Trị An chụp vị trí cửa xả lũ Hình 6: Dân cư sống sơng Đồng Nai (đoạn gần hồ Trị An) -107- Hình 7: Cửa xả lũ nhà máy thủy điện Thác Mơ Hình 8: Hồ Thác Mơ chụp từ hồ ... ĐIỂM TIỂU LƯU VỰC CẤP TRONG KVNC .58 3.3.1 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông La Ngà 58 3.3.2 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông Đồng Nai .61 3.3.3 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông. .. CẤP TRONG KVNC .41 3.2.1 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông La Ngà 41 3.2.2 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông Đồng Nai .46 3.2.3 Các tiểu lưu vực cấp lưu vực sông Bé 52 3.3 THỐNG... dụng công cụ Hệ Thống Thông Tin Địa Lý để phân loại tiểu lưu vực cấp khu vực nghiên cứu gồm ba lưu vực sơng chính: sơng La Ngà, sơng Bé, phần thượng lưu trung lưu sông Đồng Nai Các tiểu lưu vực