Luận án TS: Đánh giá nguy cơ trượt lở đường trọng điểm Bình Định với Viễn thám GIS

ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYÊN HỮU HÀ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRUOT LO DỌC CÁC TUYẾN DUONG BỘ TRONG DIEM TINH BÌNH ĐỊNH TREN CƠ SỞ TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VA LUẬN ÁN TIEN SĨ DIA LÝ HÀ NỘI - 2021 ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYÊN HỮU HÀ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LO DỌC CÁC TUYẾN DUONG BỘ TRONG DIEM TỈNH BÌNH ĐỊNH TRÊN CƠ SỞ TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HE THONG THONG TIN DIA LÝ (GIS) Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý.01 CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. Đỗ Minh Đức TS. Ngô Văn Liêm HÀ NỘI - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bô trong bât kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án Nguyễn Hữu Hà LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của PGS. Đỗ Minh Đức và TS. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Quý thầy - những người đã thường xuyên giúp đỡ, động viên, có van khoa hoc cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Trong quá trình nghiên cứu, tác giả còn nhận được những chỉ bảo tận tình và góp ý quý báu của quý thầy cô giáo ở trong và ngoài trường: GS. Nguyễn Cao Huan, GS.TS Nguyễn Ngọc Thạch, PGS. Đặng Văn Bào, PGS. Phạm Quang Tuấn, PGS.

Dinh Thị Bảo Hoa, PGS. Bùi Quang Thành, PGS. Nhữ Thi Xuân, PGS.TS Nguyễn Dinh Dương, TS. Ngô Anh Tú, ThS.

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Quý Thay, Cô! Tác giả xin cảm ơn Đề tài mã số 01-01-2018 do ThS. N guyén Kim Long chủ trì và nhóm nghiên cứu (ThS. Đặng Thị Thùy, ThS. Dinh Thị Quỳnh) đã tạo điều kiện và hỗ trợ cho NCS tham gia thực hiện và sử dụng các tư liệu của đề tài.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo, các cán bộ ở Khoa Địa lý và Phòng Đảo tạo - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quôc gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận án. Xin cảm ơn Sở Giao thông - Vận tải Bình Định, Chi cục Thuy lợi, Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh Bình Định, các cơ quan đã giúp đỡ, cho phép tác giả thu thập số liệu, tài liệu và khảo sát thực địa tại các khu vực nghiên cứu. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc và các phòng chuyên môn của Sở Khoa học và Công nghệ Bình Định đã tạo điều kiện cho NCS thực hiện thành công luận án; cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã khuyến khích, động viên tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả Nguyễn Hữu Hà 1 MỤC LỤC Trang Lời CAM O41.

00 00090098090090 ii MUC LUC .0000910009 400960000406 0806 ili Danh muc 091:10// 117120000. vi Danh mục hhÌnnh.98996984646 Vii Danh mục Đẳïng.00009 09 609000 xii MỞ ĐẦU .7734 07944 0724407714 E87941 9794197944 07294pg2244E 1 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước.

Khái quát về trượt lở. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.----- ££22EEE+22+++22EEES+veetttrrrveeed 6 1. Tình hình nghiên cứu trong nu6. Tình hình nghiên cứu trượt lở tại tinh Bình Định.

Nhận xét chung về nghiên cứu trượt lở ứng dụng viễn thám và GIS. Cơ sở tích hợp viễn thám va GIS trong nghiên cứu trượt lở. Phân tích, giải đoán ảnh viễn thám nghiên cứu trượt lở. Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý và bản đồ trong nghiên cứu trượt lở.

Ung dụng phương pháp UAV trong nghiên cứu trượt lở. Tích hop giải đoán ảnh viễn thám, GIS va các mô hình toán học trong nghiên cứu 0108011117. Cac phương pháp nghiÊn CỨU. Phương pháp và quy trình phân tích giải đoán ảnh viễn thám.

Phương pháp bản đồ và GIS. Phương pháp ứng dụng thiết bị bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicle- VAY) trong nghiên cứu trƯỢT ÏỞy. Phương pháp khảo sát thực đa. Các phương pháp mô hình thống kê và học máy trong nghiên cứu trượt lở.

Quy trinh nghién CUU 1177. 42 TIỂU KET CHƯNG Lovsscssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssscssssssesssssnsesssssssesssssssessssenes 44 CHUONG 2. CAC YEU TO TU NHIEN VA KINH TE - XA HOI ANH HUONG DEN TRUOT LO CAC TUYẾN DUONG BO TINH BÌNH ĐỊNH. VỊ trí địa lý của các khu vực nghiÊn CỨU.

Đặc điểm địa hình. Đặc điểm địa hình chung.---¿--©VE+222+++2EEEEEEE2etEEEEE112222222211122errrrkt 46 2. Dac diém d6 cao dia Wink 07. Đặc điểm độ dốc địa HIM.

Đặc điểm hướng dốc địa hình. Chỉ số âm ướt địa hình (TWI). Chỉ số năng lượng dòng chảy (SPD). Phan CAt SAU 0 Ẽ.

Đặc điểm địa Chat .1 Khái quát đặc điểm địa chất tinh Bình Định. Đặc điểm địa chất tuyến đường An Hòa - An Toàn. Đặc điểm địa chất tuyến đường tỉnh 16 639. Đặc điểm địa chất khu vực núi Bà Hỏa.

Đặc điểm khí tượng - thủy VAI. Đặc điểm chung về khí tượng - thủy văn tinh Bình Định. Chế độ mưa và các hiện tượng thời tiết đặc biệt khu vực huyện An Lão. Chế độ mưa và các hiện tượng thời tiết đặc biệt khu vực huyện Phù Cát.

Chế độ mưa và các hiện tượng thời tiết đặc biệt khu vực thành phố Quy Nhơn. Đặc điểm hệ thống đường giao thông. Đặc điểm thảm thực VẬT. Đặc điểm dân cư.

- ¿+ + +t22£+EE£EkE2EE221271717112112712171121121111711 21111 re. 82 TIỂU KET CHƯNG 2.2- 2< 5° s2 ©SsSs£EssESsESsEESeESEssExstrserserssrtsrrsrrssrssrse 82 CHUONG 3. NGHIÊN CỨU HIỆN TRANG VA ĐÁNH GIA NGUY CƠ TRUQT LO TẠI CÁC TUYẾN GIAO THONG TRỌNG DIEM TINH BÌNH ĐỊNH UNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS. Hiện trạng trượt lở khu vực tuyến đường An Hòa - An Toàn (huyện An Lão).

Hiện trạng trượt lở khu vực tuyến đường tỉnh lộ 639 (đoạn Cát Hải - Cát Tiến, 10/983010091) 00010121277. Hiện trạng khu vực tuyến đường quanh núi Bà Hỏa (TP. Đánh giá nguy CƠ tƯỢT ÏỞ.- - - 6 +3 23 911v HH nh nh Hàng 110 3. Cơ sở đữ liệu và quy trình thực hiện.

Mô hình thống kê mật độ.----+++#+22EEEEEEEE2+2+++ttt2EEEEEEEEEEEeerrrrree 111 3. Mô hình hồi quy logistic. Mô hình mạng noron nhân a0. Nghiên cứu ngưỡng mưa lớn gây trƯỢT ÏỞ.

Xác định ngưỡng mưa lớn gây trượt lở mái dốc. Đề xuất hệ thống quan trắc và cảnh báo sớm trượt lở mái dốc. 132 TIỂU KET CHƯNG 43. 5° s22 5s°©s£©s£EEsEEeESeEveEvsetsersetssrrserssrssrssrree 133 KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ,.--2-s°s<s£©+ss©SsseEvseevseerssersseersserse 134 CÁC BAI BAO VÀ CÔNG TRÌNH Đà CÔNG BÓ.---e--sccssccssccse 136 TÀI LIEU THAM KHHẢO.

2-2 5< ©s£©ss©ss£Ss2SSseEsseEssexsetssersserssersesss 137 PHỤ LỤC DANH MUC CHU VIET TAT Từ viết tắt Nghia cua tir ANN (Artificial neural network): Mang noron nhan tao AUC (Area Under The Curve): Đường cong biéu diễn mức độ phan loại của mô hình BTCT Bê tông cốt thép DEM (Digital Elevation Model): Mô hình số độ cao DSM (Digital Surface Model): Mô hình bề mặt số GPS (Global Positioning System): Hệ thống định vị toàn cầu ISPRS WG (The International Society of Photogrammetry and Remote Sensing Working Group): Hiệp hội quốc tế giải đoán ảnh và viễn thám ISSMFE (Asian Technical Committee on Geotechnical for Natural Hazards ISSMEEE): Hội đồng kỹ thuật Đông Nam Á về công nghệ địa chất đối với các thảm họa thiên nhiên GIS (Geographic information system): Hệ thống thông tin địa lý SAR (Synthetic Aperture Radar): Anh ra đa khâu độ tổng hợp QL Quốc lộ NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): Chỉ số khác biệt thực vật PCA (Principal Component Analysis): Phân tích thành phần chính RS (Remote sensing): Viễn thám ROC (Receiver Operating Characteristics): Đường cong biểu diễn xác suất SAGA (System for Automated Geoscientific Analyses): Hệ thông phân tích khoa học địa lý tự động SPI (Stream power index): Chỉ số năng lượng dòng chảy TWI (Topographical wetness index): Chỉ số âm ướt địa hình UAV (Unmanned Aerial Vehicle): Thiết bị bay không người lái VI DANH MỤC HÌNH Hình 1. Cấu tạo các thành phan của một khối trượt điên hình [8]. Sơ đồ nguyên lý phát sinh trượt lở [47]. Biéu diễn các tham số liên quan đến mưa [67].

Biéu diễn mô hình thủy học phân bồ ô lưới (Cole và Moore 2009) [93]. Sơ đồ hệ thống NADDI [5 Ï]. Mô hình biến dạng địa hình của anh radT. So sánh giữa kênh 1 và kênh 9 trong việc loại bỏ mây.

Phát hiện mây bang cách tối đa hóa entropy từ kênh 1 trong hình 1. Phát hiện các khu vực độ dốc. Dữ liệu DEM gốc, b. Phát hiện độ dốc bằng Sobel, c.

Tự động phân đoạn nhi phân băng cách tôi đa entropy. Tăng cường độ sáng cho đất trống, a. Kết hop màu giả từ các kênh 5, 4, 3 của anh Landsat 8 khu vực Bình Định, b. Nghịch đảo thực vật (EVI) trên ảnh In in.

Tăng cường độ sáng cho các đối tượng trượt lở. Phát hiện các điểm trượt lở tiêm năng sau khi tang cường ảnh, b. 1, 3 và 5 là ảnh gôc được cắt ra từ ảnh gôc và kết hợp màu giả; 2, 4, 6 là các khu vực trượt lở tiềm ¡500. Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng trượt lở kết hợp viễn thám, GIS, dữ liệu thực dia và mạng nơron nhân fạO .- -- c2 3E 1E ng ng ng rệt 33 Hình 1.

Các thành phần cơ ban (a) va minh họa phân lớp của GIS (b) [152]. Thiết bi UAV (Mavic 2-Pro) sử dụng trong nghiên cứu. Kịch bản 1- Khi đối tượng giống như một đường thắng. Kịch bản 2- Khi đối tượng giống như một đường hầm.

Kịch bản 3- Khi đối tượng giống như một hình tròn. Bố trí các tuyến bay chụp bằng phương pháp bay thủ công ngoài thực dia36 Hình 1. Bố trí các tuyến bay chụp bằng phương pháp bay tự động. (a) Máy đo xa kết hợp với đo góc (Nikon-Forestry Pro); (b) Địa bàn địa chất; (c) Bua Schmidt; (d) Dinh vi GPS GarTminn.

Phiếu khảo sát phục vu công tác khảo sát thực địa. Hoạt động của mạng noron nhân tạo như hệ thống mang noron trong bộ não COM NQUOL 00701077. Mạng lưới noron nhân a0. Sơ đồ quy trình các bước được sử dụng trong nghiên cứu.

Sơ đồ khu vực nghiên cứu.----- 2:22 52+2++2Ext2EEEEEESEESExerkkerkeerkerrree 46 Hình 2. Bản đồ phân bậc độ cao khu vực tuyến đường An Hòa - An Toàn. Ban đồ phân bậc độ cao khu vực núi Bà Hỏa - TP. Bản đồ phân bậc độ cao khu vực tuyến đường tinh 16 639.

Bản đồ độ dốc khu vực tuyến đường An Hòa - An Toàn. Bản đồ độ dốc khu vực núi Bà Hỏa - TP. Bản đồ độ dốc khu vực tuyến đường tinh lộ 639. Bản đồ hướng dốc khu vực tuyến đường An Hòa - An Toàn .