Trong cỏc hệ thống Radar chủ động, tớn hiệu thu đƣợc là tớn hiệu phản hồi từ cỏc đối tƣợng mặt đất trở lại mỏy thu bức xạ phỏt đi từ một mỏy phỏt đặt cựng và thƣờng sử dụng chung ăngten với mỏy thu. Do vậy, tớn hiệu phản hồi này khụng chỉ phụ thuộc vào hệ số phản hồi, đặc trƣng riờng cho mỗi đối tƣợng nghiờn cứu (và hƣớng thu nhận) mà cũn phụ thuộc vào cỏc thụng số kỹ thuật của hệ thống radar. Từ tớn hiệu thu đƣợc, để cú đƣợc những bức ảnh cú ý nghĩa phải trải qua một quỏ trỡnh tiền xử lý phức tạp dựa trờn cỏc thụng số kỹ thuật của hệ thống Radar.
Bài toỏn định chuẩn ảnh đƣợc đặt ra với mục đớch chuyển cỏc giỏ trị pixel trờn ảnh thành cỏc giỏ trị hệ số phản hồi (backscatter coefficient), đặc trƣng riờng cho mỗi đối tƣợng nghiờn cứu, độc lập với hệ thống radar cũng nhƣ hệ thống khụi phục ảnh ở trạm thu. Giữa hai đại lƣợng này, về mặt nguyờn tắc phải cú mối tƣơng quan tỉ lệ đơn giản. Tuy nhiờn trờn thực tế vấn đề này trở nờn phức tạp hơn do cỏc giỏ trị pixel của ảnh radar vẫn cũn chứa một số sai số chƣa loại trừ hết trong quỏ trỡnh tiền xử lý.
Việc chuyển đổi giỏ trị xỏm độ của ảnh Envisat sang giỏ trị độ sỏng 0 và giỏ trị hệ số tỏn xạ ngƣợc 0 đũi hỏi phải tớnh chuyển lại giỏ trị đầu ra "scaling". Cụng đoạn này đƣợc thực hiện trong suốt quỏ trỡnh xử lý ảnh. Mỗi pixel đầu ra đƣợc đƣa ra bởi một (hoặc hai) giỏ trị số (DN) thể hiện độ lớn của pixel thu đƣợc.
Nhiễu là hiện tƣợng phổ biến và là đặc trƣng của hệ thống chụp ảnh radar (với bƣớc súng cỡ mm đến 1m). Giống nhƣ ỏnh sỏng Laser, súng radar phỏt ra đƣợc truyền theo pha và tƣơng tỏc rất ớt trờn đƣờng đi tới cỏc đối tƣợng trờn bề mặt. Sau khi tƣơng tỏc với cỏc đối tƣợng trờn bề mặt, cỏc súng này khụng cũn cựng pha nữa, nguyờn nhõn là do khoảng cỏch từ cỏc đối tƣợng trờn bề mặt đến bộ thu phỏt tớn hiệu là khỏc nhau, hoặc là do sự khỏc biệt giữa tớn hiệu tỏn xạ đơn và tỏn xạ nhiều lần. Khi khụng cựng pha, cỏc súng radar cú thể tƣơng tỏc và tạo ra cỏc điểm ảnh (Pixel) sỏng và tối và đƣợc
gọi là nhiễu. Để sử dụng ảnh một cỏch cú hiệu quả thỡ cần phải làm giảm cỏc pixel nhiễu này.
Hàng loạt cỏc phộp lọc đƣợc thiết kế chuyờn dụng cho ảnh radar đó ra đời và hiện nay thƣờng đƣợc cung cấp trong cỏc module xử lý ảnh radar của cỏc phần mềm xử lý ảnh thƣơng mại. Trong đú phải kể tới cỏc phƣơng phỏp lọc nhƣ Frost, Lee, Sigma, Li, Gamma Map v.v... Nhỡn chung, đa số cỏc lọc này đều hoạt động trờn nguyờn tắc dựa vào tớnh chất cục bộ của vựng ảnh nằm trong cửa sổ lọc tại mỗi vị trớ để xõy dựng cỏc ma trận lọc thớch hợp sao cho tại những vị trớ đƣợc xỏc định là cú nhiễu, lọc phải mang tớnh chất của phƣơng phỏp lọc thụng tần thấp (low passed filter) để loại nhiễu, ngƣợc lại, tại những vị trớ phỏt hiện đƣợc cỏc chi tiết nhỏ hay cú chi tiết dạng tuyến chạy qua, nú phải bảo tồn hoặc thậm chớ hoạt động nhƣ một lọc tần số cao (hight passed filter) để làm nổi rừ cỏc chi tiết đú. Riờng lọc Lee lại dựa vào mụ hỡnh nhiễu thực nghiệm để tỏch riờng nhiễu ra khỏi tớn hiệu hữu ớch qua đú loại bỏ nhiễu.
H
Hỡỡnnhh44..HHiiệệnnttrrạạnnggnnggậậppttạạiitthhờờiiđđiiểểmmllũũnnggààyy2288//88//22000088
Cũng nhƣ đối với cỏc hệ thống quang học khỏc, đặc tớnh hỡnh học của quỏ trỡnh chụp ảnh Radar núi chung gõy nờn một số biến dạng hỡnh học trờn ảnh. Tuy nhiờn, điểm khỏc biệt chớnh của ảnh Radar đú là việc chụp ảnh nghiờng từ một phớa và bản chất của Radar là hệ thống thiết bị đo khoảng cỏch. Sự biến dạng hỡnh ảnh xuất hiện bởi vỡ hệ thống Radar đo khoảng cỏch đến đối tƣợng trờn mặt nghiờng chứ khụng phải khoảng cỏch thực nằm ngang trờn bề mặt đất. Việc nắn chỉnh hỡnh học đối với ảnh vệ
tinh núi chung và ảnh radar núi riờng là bƣớc cơ bản khụng thể thiếu trong cụng tỏc xử lý và phõn tớch ảnh vệ tinh. Nắn chỉnh hỡnh học vào mụ hỡnh vật lý; Điểm khống chế và mụ hỡnh số địa hỡnh phục vụ cho nắn ảnh Radar. Chất lƣợng, độ chớnh xỏc của cụng đoạn này sẽ quyết định độ chớnh xỏc về vị trớ và kớch thƣớc của cỏc đối tƣợng trờn bề mặt. Hơn nữa, việc so sỏnh, kết hợp cỏc loại ảnh vệ tinh hay cựng loại ảnh vệ tinh chụp ở cỏc thời điểm khỏc nhau ngày càng trở nờn phổ biến, do đú yờu cầu nắn chỉnh ảnh vệ tinh phải đảm bảo cú thể chồng chập cỏc loại ảnh vệ tinh núi trờn với sai số nằm trong hạn sai cho phộp.
Việc xử lý ảnh Radar núi chung và ảnh Envisat núi riờng gồm một chuỗi cỏc cụng đoạn phức tạp.
2.2.2. Tớch hợp một số thụng số đầu vào được chiết tỏch từ dữ liệu viễn thỏm vào mụ hỡnh thủy văn thủy lực
Trờn cơ sở lựa chọn mụ hỡnh toỏn, sơ đồ chiết tỏch cỏc thụng số phục vụ cho bài toỏn thuỷ văn, thuỷ lực:
Dữ liệu tối thiểu cho mụ hỡnh thuỷ văn thuỷ lực bao gồm: số liệu KTTV, số liệu địa hỡnh (mặt cắt ngang, dọc), quan hệ cao độ - diện tớch – dung tớch (Z~F~V, dữ liệu địa hỡnh vựng ngập) nếu cú phõn chia ụ ngập và bản đồ mạng lƣới sụng suối. Cỏc dữ liệu này hầu hết đƣợc quan trắc hoặc khảo sỏt, trừ dữ liệu địa hỡnh vựng ngập, đõy cũng chớnh là dữ liệu sẽ đƣợc phõn tớch bằng cụng nghệ GIS.
Để chiết tỏch đƣợc quan hệ Z~F~V thỡ ngoài việc phõn chia cỏc ụ chứa cũn phải cú dữ liệu địa hỡnh DEM. Tuỳ theo nguồn số liệu hiện cú mà DEM cú thể đƣợc tạo ra từ bản đồ địa hỡnh hoặc tạo ra từ ảnh vệ tinh (sử dụng cụng nghệ viễn thỏm). Khi đó cú ụ chứa, bản đồ DEM thỡ MIKE 11 GIS thực hiện tớnh toỏn quan hệ Z~F một cỏch dễ dàng và đƣợc xuất trực tiếp vào file thụng số cho mụ hỡnh MIKE 11 tớnh toỏn thuỷ lực.
Quỏ trỡnh tớnh toỏn thuỷ lực đƣợc hoàn tất tạo ra một file kết quả dạng *.RES. File này đƣợc nhập trực tiếp vào MIKE 11 GIS để tớnh toỏn ra cỏc bảng biểu, bản đồ ngập lụt cũng nhƣ cỏc thống kờ khỏc liờn quan, tuỳ theo ngƣời sử dụng điều khiển mụ hỡnh.
2.3. Thành lập cỏc bộ bản đồ thể hiện hiện tƣợng lũ lụt
Bộ bản đồ ngập lụt là một hình thức biểu thị một cách trực quan và để sử dụng đ-ợc thuận lợi các kết quả phân tích nguy cơ lũ lụt trong một vùng nào đó.
Trong quản lý lũ lụt tại Việt Nam hiện tại phổ biến 4 loại tài liệu bản đồ sau đây:
1- Bản đồ hiện trạng ngập lụt: Là loại bản đồ ngập vẽ lại một trận lụt đó qua. Phƣơng phỏp thƣờng dựng hiện nay để lập bản đồ ngập lụt là:
- Dựa trờn cỏc vết lũ lớn nhất đó khảo sỏt đƣợc để lập bản đồ ngập sau đú dựa vào DEM để xỏc định bản đồ diện ngập và độ sõu ngập cho toàn khu vực.
- Nếu thiếu cỏc vết lũ (thực tế là phổ biến vỡ diện ngập cỏc lƣu vực sụng lại quỏ lớn ) phƣơng phỏp phổ biến là dựng mụ hỡnh thuỷ văn, thuỷ lực để mụ phỏng lại lũ đó tràn qua, căn cứ vào cỏc vết lũ đo đạc thực địa để hiệu chỉnh và khụi phục cao độ cỏc vết lũ để cung cấp dữ liệu cho DEM.
2- Bản đồ dự bỏo ngập lụt: Là loại bản đồ dự bỏo ngập lụt khi chƣa diễn ra lụt. Loại sản phẩm này rất cần trong thực tế phũng trỏnh lũ ở Việt Nam và cả trờn thế giới. Phƣơng phỏp thành lập phự hợp nhất là sử dụng mụ hỡnh thuỷ lực để tớnh toỏn, mụ phỏng. Cỏch thực hiện là phải dự bỏo lƣợng mƣa ở cỏc trạm đo trong lƣu vực và tớnh toỏn dũng chảy trong mạng sụng-ruộng để xỏc định mực nƣớc, độ sõu cỏc vị trớ.
3- Bản đồ ngập lụt thiết kế: Là loại bản đồ dựng cho thiết kế cụng trỡnh ứng với từng chu kỳ tỏi hiện (100, 50, 20, 10, 5 năm). Bản đồ này đƣợc tớnh toỏn từ trận mƣa thiết kế của từng trạm đo mƣa từ chuỗi tài liệu thực đo. Phƣơng phỏp xõy dựng bản đồ này hiện nay là sử dụng mụ hỡnh thuỷ lực. Đối với bản đồ nguy cơ ngập theo tần suất và cỏc cấp bỏo động lũ thỡ phƣơng phỏp tớnh toỏn thuỷ lực là cụng cụ đƣợc sử dụng nhiều nhất.
Với cỏc phƣơng phỏp trờn, độ chớnh xỏc phụ thuộc vào số lƣợng cỏc vết lũ, mức chi tiết của bản đồ nền địa hỡnh và đặc điểm thuỷ văn, thuỷ lực của lƣu vực sụng. Mức độ chớnh xỏc chủ yếu đƣợc đỏnh giỏ qua kiểm tra thực địa - một cụng việc rất mất nhiều thời gian, tiền bạc nờn nhiều khi cũng khụng đƣợc xem xột kỹ.
4- Bản đồ hiện trạng ngập đƣợc thành lập với việc sử dụng ảnh viễn thỏm: Thực chất đõy là bản đồ ngập hiện trạng vỡ chỉ chụp đƣợc hỡnh ảnh vựng ngập lụt vào thời điểm chụp ảnh.
Tuy nhiờn, việc lập bản đồ ngập lụt ở Việt Nam hiện nay cũn nhiều bất cập trong việc thu thập đủ số liệu, thiếu bản đồ địa hỡnh tỷ lệ lớn và cập nhật hiện trạng và chƣa cú cụng nghệ so sỏnh từ ảnh viễn thỏm để so sỏnh, hiệu chỉnh.
Quản lý ngập lụt bao gồm cả công việc chuẩn bị tr-ớc ngập lụt xảy ra, trong quá trình ngập lụt và sau khi ngập lụt đã diễn ra. Phục vụ cho quản lý ngập lụt một cách hiệu quả đòi hỏi nhiều loại bản đồ khác nhau. Trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong quản lý ngập lụt, hiện nay th-ờng quan tâm sản xuất các loại bản đồ chuyên đề sau:
- Bản đồ khả năng ngập : là loại bản đồ đ-ợc tính toán, thành lập từ mô hình số độ cao hoặc sử dụng mô hình thuỷ lực. Trên bản đồ này thể hiện các vùng có thể ngập n-ớc theo dòng chảy khi xảy ra lũ lụt.
- Bản đồ tổn th-ơng ngập lụt: là loại bản đồ khu vực nghiên cứu, trên đó thể hiện tất cả các đối t-ợng địa hình, giao thông, dân c-, kinh tế-xã hội chịu tác động dễ bị tổn th-ơng khi lũ xảy ra.
- Bản đồ nguy cơ ngập lụt: là bản đồ kết quả tích hợp của bản đồ tổn th-ơng và bản đồ khả năng ngập lụt đ-ợc chạy từ các mô hình dự báo hoặc từ các vết lũ lịch sử. Bản đồ này cho thấy các vùng có nguy cơ ngập lụt cao khi xảy ra lũ lụt và các đối t-ợng dễ bị tổn th-ơng, bị chịu tác động của ngập lụt cần đ-ợc bảo vệ hoặc có biện pháp phòng tránh tổn th-ơng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trên đây là các bản đồ chuyên đề phục vụ khâu chuẩn bị ứng phó tr-ớc khi ngập lụt xảy ra. Khi ngập lụt đã và đang xảy ra, cần sản xuất và cung cấp nhanh chóng
bản đồ hiện trạng ngập lụt phục vụ nắm bắt tình hình ngập, đánh giá sơ bộ tình trạng thiệt hại và để lập kế hoạch ứng cứu. Vì vậy rất cần thiết tiến hành nghiên cứu công nghệ thành lập nhanh bản đồ hiện trạng ngập lụt sử dụng ảnh viễn thám, nhất là ảnh radar vì loại ảnh này ít chịu ảnh h-ởng của mây hay xảy ra khi m-a bão ngập lụt.
Sau khi ngập lụt đã xảy ra, cần cung cấp nhanh chóng bản đồ hiện trạng sau lụt để tiến hành đánh giá tổn thất, lập kế hoạch ứng cứu và chỉ đạo ứng cứu phục hồi, khắc phục hậu quả của lũ lụt.
Một đặc điểm quan trọng của các loại bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt là đòi hỏi quy trình cung cấp nhanh sản phẩm, diện bao quát trên vùng rộng lớn. Để đáp ứng những đòi hỏi cơ bản này thì công nghệ viễn thám và GIS tỏ ra phù hợp hơn cả và phát
huy đ-ợc các thế mạnh của công nghệ mới, cung cấp thông tin nhanh, chính xác và tổng thể trên diện rộng.
Hiện nay, việc thành lập bộ bản đồ này dễ dàng thực hiện với nguồn tƣ liệu, cụng nghệ, mỏy múc thiết bị và nguồn nhõn lực tại cỏc cơ sở ở Việt Nam. Dể thành lập bộ bản đồ nhằm mục đớch phũng chống lũ lụt cũng nhƣ phục vụ cụng tỏc tỡm kiếm cứu nạn, cứu hộ, chỳng ta cần dựa vào phỏp đỏnh giỏ tổn thất và ƣớc tớnh thiệt hại.
Cỏc bước đỏnh giỏ thiệt hại khi thiờn tai xảy ra
Việc đỏnh giỏ thiệt hại thƣờng đƣợc tiến hành theo 3 giai đoạn: - Trƣớc thiờn tai.
- Khi thiờn tai xảy ra
- Sau thiờn tai: Tiếp tục thu thập và hoàn thiện số liệu thiệt hại, phõn tớch và lập bỏo cỏo cuối cựng để gửi lờn cấp cú thẩm quyền.
Cỏc nội dung chớnh đỏnh giỏ ảnh hưởng của thiờn tai: Con ngƣời và tài sản; Lƣơng thực và sinh kế; Nƣớc sạch và vệ sinh mụi trƣờng; Y tế; Giỏo dục; Cơ sở hạ tầng.
Phõn loại thiệt hại do lũ và mức độ nguy hiểm của lũ:
- Phõn loại thiệt hại do lũ
- Phõn loại mức độ nguy hiểm của lũ
Phương phỏp đỏnh giỏ thiệt hại
- Xỏc định phạm vi và mức độ chi tiết trong đỏnh giỏ thiệt hại + Phạm vi khụng gian.
+ Mục đớch đỏnh giỏ.
+ Cỏc nguồn kinh phớ và thời gian. + Cỏc nguồn dữ liệu cú sẵn.
Mụ hỡnh đỏnh giỏ thiệt hại
Phƣơng phỏp đỏnh giỏ thiệt hại trực tiếp đối với cỏc đối tƣợng bị ảnh hƣởng bởi lũ lụt sử dụng hàm thiệt hại hiện nay đƣợc sủ dụng rộng rói ở cỏc nƣớc phỏt triển. Phƣơng phỏp này cần cú bốn nhúm thụng số đầu vào là: Độ mạnh của lũ; Số lƣợng và
loại của cỏc đối tƣợng sử dụng đất bị ảnh hƣởng (element at risk), giỏ trị của cỏc đối tƣợng này; Mức độ dễ bị tổn thƣơng của từng loại đối tƣợng đối với lũ lụt.
Mụ hỡnh tớch hợp đỏnh giỏ thiệt hại lũ lụt
Yờu cầu chủ yếu của cỏc mụ hỡnh đỏnh giỏ thiệt hại là thành lập và sử dụng hàm thiệt hại thể hiện cỏc cấp độ thiệt hại dƣới dạng một đƣờng cong. Hàm phõn bố thiệt hại này thƣờng đƣợc phõn theo từng loại đối tƣợng chịu ảnh hƣởng của lũ lụt nhƣ cụng trỡnh xõy dựng hay mựa màng, nhằm thể hiện mối tƣơng quan giữa mức độ thiệt hại với độ sõu ngập.
Phõn cấp mức độ thiệt hại theo thời gian ngập
Độ sõu ngập lũ và thời gian ngập thụng thƣờng cũng biến thiờn cựng chiều, những khu vực ngập sõu hơn thƣờng bị ngập lõu, những khu vực ngập nụng nƣớc cũng cú xu hƣớng rỳt nhanh hơn nờn khụng chỉ tớnh mạng con ngƣời mà cả cỏc thiệt hại về vật chất núi chung cũng tăng cựng với độ sõu ngập và cũng thƣờng đƣợc chia mức độ nguy hiểm theo cỏc ngƣỡng ngập núi trờn. Trong nghiờn cứu này, do tƣ liệu ảnh ENVISAT ASAR đƣợc chụp từ khi bắt đầu đợt lũ đến thời điểm lũ rỳt nờn cú thể phõn cấp mức độ thiệt hại theo khoảng thời gian bị ngập theo thang chia từ 0 đến 1 bằng cỏch lấy số ngày đối tƣợng bị ngập chia cho tổng số ngày ngập lụt. Tuy nhiờn mức độ đỏnh giỏ đối với từng loại đối tƣợng cú sự khỏc biệt.
H
Chẳng hạn cựng một thời gian ngập nhƣng ảnh hƣởng đến đƣờng nhựa và bờ tụng sẽ khỏc đờ đắp đất hay đƣờng mũn. Vỡ vậy phõn cấp cần phự hợp với từng đối tƣợng và xột đến nhiều yếu tố khỏc.
Phõn cấp mức độ thiệt hại theo tần suất ngập (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});