Khoanh vùng nguy cơ ngập lụt bằng công nghệ viễn thám

Tình trạng ngập lụt tại Hà Nội mỗi khi trời mưa lớn. (Ảnh: HUY HOÀNG)

Ngập lụt đang trở thành thách thức lớn đối với Hà Nội, khi đô thị hóa nhanh làm gia tăng tình trạng bê-tông hóa và suy giảm khả năng thoát nước tự nhiên. Việc ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã mở ra hướng tiếp cận mới, giúp nhận diện, khoanh vùng và cảnh báo các khu vực có nguy cơ ngập úng do mưa lớn kéo dài.

Chỉ trong những ngày cuối tháng 8 năm 2025, Hà Nội đã chịu đựng một cơn mưa khủng khiếp do ảnh hưởng của bão Kajiki, khiến thành phố chìm trong biển nước. Nguyên nhân là lượng mưa lớn, hệ thống thoát nước quá tải nhưng điều đáng quan ngại là quá trình đô thị hóa đã làm biến mất nhiều ao hồ - vốn là nơi tiêu thoát nước tự nhiên.

Bên cạnh đó, hệ thống quy hoạch thoát nước chưa đồng bộ; có những khu phố cổ dù hạ tầng cũ kỹ nhưng mưa lớn hầu như không bị ngập, cho thấy việc quy hoạch hợp lý sẽ quyết định khả năng chống ngập.

Ngập lụt thường xảy ra trên diện rộng, khó giám sát toàn diện bằng các phương pháp mặt đất. Chỉ khi quan sát từ trên cao bằng vệ tinh mới có được cái nhìn tổng thể. Ở những nơi địa hình phức tạp, núi cao, khó tiếp cận thì ảnh viễn thám là công cụ duy nhất có thể cung cấp dữ liệu đồng bộ và khách quan.

Đáng chú ý, kho dữ liệu lịch sử kéo dài tới 40 năm là một “ngân hàng thông tin” vô giá giúp phân tích biến đổi lâu dài của môi trường và địa hình. Để nghiên cứu nguy cơ ngập úng, nhóm các nhà khoa học đã sử dụng tư liệu viễn thám kết hợp GIS. Dữ liệu vệ tinh DMC L1R và SPOT5 với độ phân giải từ 10-32m được xử lý, hiệu chỉnh và chồng ghép với dữ liệu địa hình (DEM), lượng mưa thực đo cùng mạng lưới giao thông. Phương pháp lấy ngưỡng phổ cận hồng ngoại (NIR) cho phép tách lọc các khu vực bị ngập nước trong trận mưa lịch sử tháng 11/2008. Tiếp đó, các điểm ngập úng được thống kê, bổ sung vào mô hình phân tích. Việc chồng lớp dữ liệu giúp xác định rõ những tuyến đường, khu dân cư và khu vực đô thị thường xuyên chịu ảnh hưởng ngập.

Tình trạng ngập lụt tại Hà Nội mỗi khi trời mưa lớn. (Ảnh: HUY HOÀNG)

Kết quả nghiên cứu cho thấy, dù lượng mưa những năm sau đó thấp hơn nhiều so với năm 2008, tình trạng ngập úng tại Hà Nội vẫn xảy ra trên diện rộng, nhất là tại các khu vực có cao độ từ 1-3,8m. Các tuyến đường như Phạm Văn Đồng, Phạm Hùng, Tây Sơn-Thái Hà, Phạm Ngọc Thạch, Đại La, Huỳnh Thúc Kháng… là những “điểm nóng” về ngập.

Bằng việc kết hợp dữ liệu vệ tinh, DEM và GIS, nhóm nghiên cứu đã xây dựng mô hình 3D minh họa trực quan phạm vi các khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi mưa lớn. Đây là công cụ hỗ trợ hữu hiệu cho các nhà quản lý khi đưa ra giải pháp quy hoạch, phát triển hạ tầng đô thị cũng như lập kế hoạch phòng chống thiên tai.

Lãnh đạo Cục Viễn thám quốc gia cho rằng: Ưu điểm lớn nhất của công nghệ viễn thám là khả năng bao quát diện rộng, cung cấp thông tin khách quan, liên tục giúp chúng ta theo dõi, phân tích và đưa ra cảnh báo sớm. Khi kết hợp với GIS, dữ liệu không chỉ dừng ở hiện trạng mà còn phục vụ mô phỏng, dự báo, từ đó hỗ trợ quản lý đô thị một cách khoa học hơn.

Khi chồng ghép ảnh vệ tinh với DEM và bản đồ giao thông, chúng ta có thể mô hình hóa cụ thể những đoạn đường, khu dân cư bị ngập; đây là cơ sở rất quan trọng để lập bản đồ cảnh báo sớm. Tuy nhiên, để phục vụ dự báo cần có chuỗi dữ liệu theo thời gian chứ không chỉ một vài ảnh đơn lẻ, giúp phân tích được quy luật và đưa ra cảnh báo sớm chính xác.

Các nhà khoa học nhận định, nhằm nâng cao hiệu quả khoanh vùng ngập, cần tập trung vào việc hoàn thiện dữ liệu DEM chi tiết, cập nhật mô hình số độ cao tỷ lệ lớn, phục vụ xác định khu vực trũng thấp, tính toán chính xác khả năng ngập; bổ sung các trạm quan trắc IoT tại khu vực trọng yếu để kết hợp dữ liệu mưa, mực nước theo thời gian thực với ảnh vệ tinh.

Cần có sự phối hợp liên ngành để đơn vị viễn thám cung cấp dữ liệu vệ tinh, còn doanh nghiệp hạ tầng cần chia sẻ bản đồ chuyên ngành, bản đồ hệ thống thoát nước nhằm tích hợp thành cơ sở dữ liệu thống nhất. Ngoài ra, cần phát triển bản đồ nguy cơ ngập động; không chỉ ghi nhận hiện trạng, bản đồ cần cập nhật theo thời gian, mô phỏng kịch bản ngập phục vụ dự báo và cảnh báo sớm.

Để công nghệ thật sự đi vào cuộc sống, chính sách và hành lang pháp lý phải phù hợp, đầu tư mạnh cho hệ thống dự báo thời tiết, mô hình mô phỏng thoát nước và dữ liệu không gian đô thị; hoàn thiện khung pháp lý, coi dữ liệu viễn thám và GIS là căn cứ chính thức trong phê duyệt quy hoạch, đánh giá tác động môi trường, cấp phép xây dựng.

Phó Cục trưởng Cục Viễn thám quốc gia Phạm Minh Hải chia sẻ: “Chúng ta không thể ngăn mưa, nhưng có thể giảm ngập bằng khoa học. Viễn thám và GIS chính là nguồn tài liệu tham khảo có giá trị, trợ giúp hiệu quả khi những nhà quản lý ra quyết định liên quan đến quy hoạch và kế hoạch sử dụng đất đô thị.

ĐỨC TÙNG