a) Khái niệm về bản đồ ngập lụt
Bản đồ ngập lụt là một loại bản đồ chuyên đề trên đó thể hiện các vùng ngập lụt ở một thời điểm nhất định. Thực chất đây là bản đồ hiện trạng ngập lụt vì chỉ chụp được hình ảnh vùng ngập lụt tại thời điểm chụp ảnh.
Nội dung của bản đồ ngập lụt bao gồm yếu tố cơ sở toán học, các yếu tố nền cơ sở địa lý và yếu tố chuyên đề mà cụ thể ở đây là các vùng ngập lụt ở một thời điểm.
b) Yêu cầu khi thành lập bản đồ ngập lụt
Việc thành lập bản đồ ngập lụt phải thỏa mãn được các yêu cầu sau đây:
- Phản ánh được tính chất cùng thời gian đặc trưng của các đối tượng, hiện tượng. Các đối tượng, hiện tượng luôn biến động theo không gian và thời gian. Vì vậy chỉ tiêu, chỉ số đưa lên bản đồ càng cập nhật thì bản đồ càng có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Các chỉ tiêu đó phải thống nhất về thời gian.
- Tài liệu sử dụng để thành lập bản đồ phải bảo đảm sự thống nhất và đầy đủ đối với toàn bộ lãnh thổ được biểu hiện trên bản đồ. Sự không đồng nhất và khác nhau về chất lượng của những tài liệu để thành lập bản đồ sẽ dẫn đến sự không đồng nhất của bản đồ trên những lãnh thổ khác nhau, cũng như sai lệch tính khách quan và mối tương quan của các hiện tượng, đối tượng. Vì vậy, cần phải chọn và dựa trên nguồn tài liệu cơ bản và đáng tin cậy nhất, có tham khảo các tài liệu khác để chỉnh lý và bổ sung.
- Phương pháp thể hiện bản đồ phải gần gũi nhất với đặc tính địa lý của các đối tượng, hiện tượng. Mỗi loại đối tượng, hiện tượng có đặc điểm phân bố khác nhau (như theo điểm, đường, diện, phân bố phân tán,...). Để bản đồ có tính địa lý cao, phản ánh tốt nhất đặc trưng hiện tượng, phải vận dụng những phương pháp biểu hiện phù hợp nhất và phối hợp các phương pháp thể hiện một cách khoa học.
- Bố cục bản đồ phải chặt chẽ, khoa học. Các đối tượng, hiện tượng biểu hiện trên bản đồ không những được phản ánh về sự phân bố, mà còn cả những đặc tính về số lượng, chất lượng, cơ cấu và động lực.
c) Nguyên tắc thành lập bản đồ ngập lụt
Ngập lụt là những yếu tố động và thuộc phạm trù tự nhiên có ảnh hưởng của yếu tố xã hội. Sự nhận xét, đánh giá chúng có thể theo những góc độ khác nhau, vì thế trên những nguyên tắc chung thành lập bản đồ, việc thành lập bản đồ ngập lụt cần phải đặc biệt chú ý đến những nguyên tắc sau:
Mục đích của bản đồ phải được xác định cụ thể, rõ ràng. Phải xác định rõ bản đồ được thành lập nhằm mục đích gì? phục vụ đối tượng nào? Và muốn nhấn tới ý tưởng gì? để từ đó hướng cho nội dung, cho việc lựa chọn những chỉ tiêu, chỉ số ký hiệu bản đồ và phương pháp thành lập.
Bản đồ được thành lập trên cơ sở các thành tựu hiện đại của khoa học kĩ thuật về nội dung cũng như hình thức, theo những nguồn tư liệu chính xác và hiện đại. Vì vậy, khi thành lập bản đồ cần phải khảo sát, kiểm tra về độ chính xác, tính đầy đủ và sự xác thực của những đối tượng, hiện tượng được biểu hiện trên bản đồ. Nội dung bản đồ phải đáp ứng đầy đủ và sâu sắc những đặc trưng của các đối tượng họa đồ như số lượng, cấu trúc, động lực cũng như các mối quan hệ của các đối tượng theo mục đích và chủ đề mà bản đồ đặt ra.
Các đối tượng trên bản đồ phải được phân loại một cách khoa học, đúng đắn về phương pháp, liên tục về hệ thống và thống nhất về nguyên tắc phân loại. Sự biểu hiện chúng trên bản đồ phải được bảo đảm nguyên tắc thống nhất và tương ứng của hệ thống phân loại đã xác định. Đã chọn dấu hiệu nào cho các đối tượng cùng thuộc hệ phân loại phải đảm bảo tính nhất quán, chúng được thể hiện thông qua phương pháp và hệ thống ký hiệu thể hiện và được trình bày đầy đủ, và hệ thống trong bản chú giải bản đồ.
Các đối tượng trên bản đồ phải bảo đảm tính chính xác địa lý. Tính chính xác địa lý là một nguyên tắc quan trọng của bản đồ địa lý. Tất cả những chỉ số làm nội dung đưa lên bản đồ phải được quy về những điểm và vùng cụ
thể. Phá nguyên tắc này sẽ dẫn đến sự sơ đồ hóa bản đồ, mất hết ý nghĩa khoa học và thực tiễn của bản đồ.
d) Nội dung và các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ ngập lụt
- Nội dung của bản đồ ngập lụt
Bản đồ ngập lụt là một loại bản đồ chuyên đề nên gồm hai nhóm nội dung: nhóm nội dung nền cơ sở địa lý và nhóm nội dung chuyên đề (ngành). Mức độ chi tiết của từng nội dung phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ và đặc điểm địa lý khu vực lãnh thổ mà bản đồ thể hiện.
Nhóm nội dung nền cơ sở địa lý:
+ Dáng đất: đây là một nội dung ảnh hưởng trực tiếp đến mức ngập, nên
được thể hiện chi tiết, được biểu thị bằng đường bình độ và điểm ghi chú độ cao;
+ Thủy hệ: là nguồn tiêu thoát nước khi lũ, lụt, cần thể hiện chi tiết hệ thống sông, hồ;
+ Hệ thống giao thông: hệ thống giao thông thể hiện gồm đường sắt, đường bộ và các công trình giao thông có liên quan;
+ Biểu thị đường địa giới hành chính các cấp;
+ Biểu thị các yếu tố nội dung khác như: các điểm địa vật độc lập quan trọng có tính định hướng và các công trình kinh tế, văn hóa – xã hội;
+ Ghi chú địa danh, tên các đơn vị hành chính giáp ranh và các ghi chú cần thiết khác.
Nhóm nội dung chuyên đề: thể hiện nền màu phân biệt vùng ngập. - Phương pháp thể hiện
Để biểu thị nội dung cho bản đồ ngập lụt, có thể áp dụng các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ sau:
+ Phương pháp ký hiệu: để thể hiện các đối tượng dạng điểm như các điểm khống chế trắc địa, các ký hiệu thể hiện các đối tượng kinh tế, văn
+ Phương pháp ký hiệu tuyến: để thể hiện các đối tượng dạng tuyến: đường giao thông, các đối tượng thủy hệ hình tuyến, ranh giới các cấp hành chính...;
+ Phương pháp đường đẳng trị: để thể hiện độ cao bằng đường bình độ, khoanh vùng các vùng có mức độ ngập lụt.
e) Các phương pháp thành lập bản đồ ngập lụt
- Phương pháp đo đạc trực tiếp ngoài thực địa:
Bằng phương pháp trắc địa có thể đo độ sâu ngập lụt, đánh dấu các điểm đã bị ngập lụt thông qua các dấu vết của các trận ngập lụt đã xẩy ra để lại, từ đó khoanh vùng ngập lụt trên bản đồ địa hình và từ đó thành lập ra bản đồ chuyên đề về ngập lụt. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi tốn nhiều công sức, kinh phí và thời gian. Do vậy không hiệu quả.
- Phương pháp nghiên cứu cơ chế và tiến trình lũ thông qua các mô hình dự báo lũ dưới góc nhìn của thủy văn học:
Phương pháp này dựa vào quy luật chuyển động của nước trong sông và vào quy luật tập trung nước của lưu vực từng nhánh sông và phân phối nó dọc theo để tính toán và dự báo. Các nhà Thủy văn học đã sử dụng các mô hình diễn toán lũ để tính toán dự báo. Hiện nay có rất nhiều mô hình dự báo khác nhau như: DHM, SWAT, MIKE 11, 21 ... Các mô hình và phương pháp thủy văn có ưu điểm cho kết quả tính toán tương đối chính xác về các thông số ngập lụt (độ ngập sâu, lưu lượng, tốc độ lan truyền...) dọc theo các tuyến đất canh tác nhạy cảm với lũ, các công trình dân sinh có nguy cơ bị phá hỏng bởi lũ, đồng thời cho phép đưa ra nhiều kịch bản dự báo khác nhau. Tuy nhiên, để tính toán cần nhiều các tham số đầu vào và địa hình bị khái quát đi nhiều.
- Phương pháp dựa vào nghiên cứu của tai biến ngập lụt trên quan điểm địa mạo:
Các nhà Địa mạo học trên cơ sở nghiên cứu lũ lụt xác định phạm vi ảnh hưởng của chúng, những đặc điểm của chúng đã diễn ra, dự báo mức độ tác
động và những thiệt mà chúng gây ra trong tương lai. Các nhà Địa mạo cho rằng các đơn vị địa hình của đồng bằng sẽ quy định dòng chảy của lũ, sự lưu thông cũng như sự dồn ứ nước vào những chỗ trũng, v.v, các bậc thềm sông trên những vùng đồng bằng thấp và các thành phần vật chất của chúng trong quá khứ có quan hệ mật thiết lũ lụt trong hiện tại và tương lai.
- Phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS
Đây là hướng nghiên cứu và cảnh báo lũ lụt hiện đại và trực quan, xuất hiện khá phổ biến từ cuối những năm 70, đầu những năm 80 sau khi viễn thám vệ tinh ra đời và đặc biệt là có sự trợ giúp của hệ thông tin địa lý GIS.
Đặc điểm của ảnh viễn thám là cho phép thu nhận đồng thời đặc điểm của các đối tượng trên một diện tích rộng lớn tại thời điểm bay chụp. Việc chiết xuất các lớp thông tin liên quan đến ngập lụt từ ảnh có thể giúp các nhà nghiên cứu thành lập được bản đồ hiện trạng lũ lụt hay đặc điểm của vùng ngập lụt ở các thời điểm khác nhau của một khu vực, cho phép người sử dụng có thể so sánh được những thay đổi của các đối tượng theo thời gian, cùng với sự trợ giúp của các phần mềm GIS trong phân tích, tính toán các dữ liệu không gian và liên kết các dữ liệu viễn thám với mô hình số độ cao có thể đưa ra những nhận định về các khu vực nhạy cảm ngập lụt và những vùng có nguy cơ tai biến.
Ảnh máy bay, ngoài ưu điểm có tỷ lệ lớn, người sử dụng còn có thể thu được những tấm ảnh chụp liên tục trong suốt thời gian diễn ra ngập lụt, từ thời điểm bắt đầu xuất hiện ngập, trong thời gian ngập lụt diễn ra, khi vùng ngập rút và cả sau khi ngập lụt, đó là những tài liệu quý giá trong việc theo dõi và nghiên cứu diễn biến của lũ lụt. Tuy nhiên, như ở Việt Nam cho đến nay, để có trong tay những tài liệu như vậy là rất khó, thậm chí là những tấm ảnh chụp hiện trạng sau khi xảy ra ngập lụt. Điều này một phần do các quản lý, điều quan trọng là kinh phí phải chi trả quá cao cho mỗi lần bay chụp.
Cùng với ảnh hàng không, công nghệ bay chụp ảnh vệ tinh cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ và đạt được những thành tựu to lớn. Ra đời vào những năm đầu của thập kỷ 70, ảnh vệ tinh thực sự là một ứng dụng thành công của một loại ảnh viễn thám mới, thêm vào đó là khả năng tiếp cận dữ liệu số trong phương pháp phân tích và hiển thị ảnh. Cho đến nay đã có hàng nghìn vệ tinh bay chụp đã được phóng lên quỹ đạo trái đất với nhũng mục đích khác nhau: các vệ tinh quan sát Trái đất, các vệ tinh theo dõi tài nguyên – môi trường, các vệ tinh theo dõi biến đổi khí hậu toàn cầu, các vệ tinh phục vụ mục đích quân sự, ... trong đó có ảnh của các vệ tinh LANDSAT, SPOT, ENVISAT và RADARSAT thường được sử dụng nhất trong nghiên cứu lũ lụt ở quy mô vùng, ở quy mô lớn hơn có ảnh NOAA, MOS-1 hay MESSR ... Một trong những tấm bản đồ ngập lụt đầu tiên được điều vẽ từ ảnh vệ tinh đầu tiên là bản đồ phân bố diện ngập lụt của sông San-Kan Ho ở phía nam Beijing, Trung Quốc và tháng 3 năm 1975 có tỷ lệ 1:50.000.
Điểm hạn chế của ảnh vệ tinh trong nghiên cứu ngập lụt không phải là ở độ phân giải của ảnh, cũng không phải của độ cao bay chụp mà là thời gian chụp lặp của vệ tinh, ví dụ thời gian chụp lặp của vệ tinh Landsat MSS là 18 ngày (tức là phải sau 18 ngày mới có thể nhận thêm được một cảnh chụp cùng vị trí đã chụp lần trước), của Landsat TM là 16 ngày, còn của SPOT là 26 ngày. Một điểm hạn chế nữa là vào thời điểm có ngập lụt thời tiết thường xấu và nhiều mây, ảnh hưởng tới chất lượng của ảnh chụp. Sự ra đời của vệ tinh RADARSAT (Canada) năm 1989 đã khắc phục được những hạn chế này của ảnh vệ tinh. Nhờ các anten thu sóng chủ động ở các dải sóng dài nên các vệ tinh RADARSAT có thể chụp được cả ảnh vào ban đêm, trong cả thời tiết xấu và có thể thu được ảnh từng ngày từng giờ về biến động của ngập lụt trên một vùng nào đó. Nhờ vậy có thể quan trắc được diễn biến của ngập lụt, làm cơ sở cho công tác cảnh báo chúng.
Để khắc phục nhược điểm nói trên của ảnh viễn thám có thể kết hợp chúng với các phương pháp khác như: sử dụng công nghệ GIS để xây dựng mô hình số độ cao từ ảnh vệ tinh hoặc bản đồ địa hình để mô phỏng địa hình, xác định các dấu vết ngập lụt ngoài thực địa trên mô hình số độ cao.
Luận văn đã áp dụng phương pháp này để thành lập bản đồ ngập lụt tỉnh Trà Vinh.