Chương 3- XÂY DỰNG MÔ HÌNH BIẾN ĐỔI LỚP PHỦ BỀ MẶT THEO SỰ
3.1. Nghiên cứu sự biến đổi lớp phủ bề mặt do ảnh hưởng lũ lụt thông qua sự thay đổi của mực nước
3.1.1. Ảnh hưởng của lũ lụt tới sự biến động lớp phủ bề mặt
Như đã trình bày ở phần trên, lớp phủ bề mặt chia ra thành hai nhóm chính là mặt nước và mặt đất. Phần diện tích ít hơn là mặt đất nhưng lại là nơi tập trung hầu hết những hoạt động của con người cũng như nhiều loài sinh vật khác trên trái đất và là nơi đang biến đổi từng ngày, từng giờ, với sự phong phú của loại hình lớp phủ mặt đất như thực phủ (cỏ, cây bụi, rừng, đất canh tác đang có cây sinh trưởng…);
dân cư đô thị, nông thôn; mạng lưới giao thông; khu công nghiệp, thương mại và các đối tượng đất chuyên dùng khác; các vùng đất trống, đồi núi trọc, cồn cát, bãi cát…
Sự biến đổi của lớp phủ bề mặt này tùy thuộc vào sự thay đổi của mực nước theo chu kỳ khí hậu hàng năm nên cũng có tính quy luật nhất định.
Nguyên nhân chính của thay đổi lớp phủ bề mặt do lũ lụt là sự thay đổi mực nước tăng lên dẫn tới sự ngập một phần hoặc hoàn toàn lớp phủ bề mặt ở một thời điểm nào đó.
Sự mở rộng vùng bị ngập hoặc thu hẹp vùng ngập do mực nước tăng lên hoặc hạ xuống có quan hệ trực tiếp với nhau nên có thể mô hình hóa dưới dạng hàm số toán học để biểu diễn dưới dạng đồ thị phục vụ việc dự báo sự ngập lụt khi mực nước dự báo thay đổi.
Như vậy, trước tiên để mô hình hóa sự thay đổi lớp phủ bề mặt cần phải mô hình hóa mực nước thay đổi theo chu kỳ hằng năm dựa vào số liệu quan trắc mực nước của nhiều năm để nhận được chu kỳ thay đổi mực nước đại diện nhất cho lưu vực phục vụ tính toán các hàm số của sự thay đổi lớp phủ bề mặt theo mực nước đã được mô hình hóa chung đó.
Lý do cần phải mô hình hóa sự thay đổi mực nước là do có sự thay đổi bất thường về mực nước lũ ở một vài năm nào đó do thời tiết cực đoan gây ra. Do vậy các số liệu này thường không đại diện cho chu kỳ lũ lụt thông thường được. Tuy nhiên, tất cả các giá trị về mực nước cần phải được thể hiện trong mô hình mực nước đã được xử lý.
Hình 3-1: Mực nước lũ theo chu kỳ hàng năm từ 2015 - 2019.
(Nguồn: [5]) 3.1.2. Sự cần thiết của việc quan trắc thay đổi các đối tượng lớp phủ bề mặt bằng công nghệ viễn thám
3.1.2.1. Ưu điểm của công nghệ viễn thám trong quan trắc sự thay đổi của lớp phủ bề mặt do ảnh hưởng của lũ lụt
Sự thay đổi lớp phủ bề mặt trong chu kỳ lũ lụt thường diễn ra nhanh chóng khi mực nước thay đổi nhanh trong khoảng thời gian ngắn nhất định. Do vậy, các thời điểm quan trắc cần tiến hành nhiều hơn ở các giai đoạn này. Tuy nhiên, thời tiết là yếu tố ảnh hưởng đến các công việc được tiến hành ở thực địa trong việc xác định diện tích vùng bị ngập lụt. Mưa, gió, mực nước dâng sẽ không thuận lợi cho việc
điều tra, thống kê các dữ liệu từ thực địa để đủ số liệu phục vụ mô hình hóa sự thay đổi diện tích theo chu kỳ lũ lụt hằng năm.
Công nghệ viễn thám có ưu việt trong việc quan trắc sự thay đổi các lớp phủ ởphạm vi rộng lớn với khoảng thời gian ngắn do thời gian chụp lặp của các vệ tinh.
Bên cạnh đó, khả năng quan trắc trong mọi điều kiện thời tiết và sự ngập lụt dưới các địa vật như cây đối với dữ liệu ảnh radar mở ra cơ hội rất lớn để thực hiện công việc này với độ tin cậy cao đáp ứng yêu cầu đặt ra trong nghiên cứu.
3.1.2.2. Sự cần thiết của việc kết hợp kết hợp tư liệu ảnh viễn thám quang học và radar trong quan trắc sự thay đổi của lớp phủ bề mặt do ảnh hưởng của lũ lụt
Sự kết hợp cả dữ liệu viễn thám quang học, radar và các dữ liệu bổ trợ sẽ giải quyết được các vấn đề mà nếu sử dụng riêng lẻ các dữ liệu này sẽ không đạt hiệu quả cao trong quan trắc khu vực có cả đất, nước và thực vật lẫn lộn ở các lưu vực sông rộng lớn như ĐBSCL.
Việc lựa chọn loại ảnh viễn thám phù hợp để quan trắc sự thay đổi của lớp phủ bề mặt do ảnh hưởng của lũ lụt phải tùy thuộc vào khả năng xác định đối tượng của từng loại dữ liệu ảnh viễn thám. Khi dữ liệu viễn thám quang học tránh được các ảnh hưởng bởi mây thì đây là loại dữ liệu được ưu tiên sử dụng vì khả năng xác định đối tượng lớp phủ bề mặt tương đối tốt và dễ sử dụng. Tuy nhiên, rất khó để có được ảnh quang học không bị ảnh hưởng của mây, nhất là vào thời điểm mùa mưa.
Bên cạnh đó, ảnh viễn thám quang học không thể quan trắc được sự ngập lụt dưới tán cây nhưng đây lại là ưu điểm của ảnh viễn thám Radar.
Ảnh viễn thám radar có khả năng cung cấp thông tin về cấu trúc của đối tượng. Các thông tin của lớp phủ bề mặt có thể được cung cấp trong mọi điều kiện thời tiết suốt chu kỳ lũ lụt hàng năm. Mặc dù vậy, ảnh viễn thám radar cũng có những nhược điểm rất cơ bản là hình ảnh không giống với cảm nhận thông thường của mắt người dẫn đến việc nhận dạng và xử lý các đối tượng tương đối khó, dễ bị
nhầm lẫn. Khi kết hợp với ảnh viễn thám quang học thì nhược điểm này được khắc phục. Một sự kết hợp hiệu quả khác, đó là quá trình thiết lập bộ quy tắc phân loại
cho ảnh radar thì ảnh quang học được sử dụng làm tài liệu tham khảo rất đáng tin cậy.
Trong quan trắc sự thay đổi của lớp phủ bề mặt do ảnh hưởng của lũ lụt, để kết quả mô hình thu được đạt độ chính xác cao, phản ánh sát với sự thay đổi thực tế của đối tượng nghiên cứu, cần phải có chuỗi dữ liệu đầy đủ và chính xác. Việc kết hợp nguồn tư liệu ảnh viễn thám quang học và radar sẽ làm cho bộ dữ liệu đầy đủ và đa dạng hơn.
Như vậy, với ưu điểm và hạn chế của mỗi loại dữ liệu ảnh viễn thám được phân tích ở trên, việc kết hợp ảnh quang học và ảnh radar là một giải pháp hiệu quả trong nghiên cứu sự thay đổi của lớp phủ bề mặt do ảnh hưởng của lũ lụt.