Các thảm họa thiên nhiên như bão, động đất, sóng thần và nguy cơ trượt lở đang gia tăng, gây thiệt hại về tài sản và tính mạng con người, đặc biệt là ở các vùng núi. Nguyên nhân chính gây ra lở đất là các yếu tố điều kiện, chẳng hạn như thành phần đá, địa hình, cấu trúc địa chất, đặc tính cơ học địa chất, phong hóa và các yếu tố kích hoạt như lượng mưa, địa chấn, thay đổi nhiệt độ, tải trọng tĩnh và động.

Các phương pháp thông thường để nghiên cứu lở đất chủ yếu dựa vào việc diễn giải trực quan các bức ảnh chụp từ trên không và kết hợp điều tra thực địa. Tuy nhiên, các phương pháp này tốn thời gian và không hiệu quả về mặt chi phí. Trong khi đó, dữ liệu viễn thám ở độ phân giải không gian và thời gian cao cùng các kỹ thuật tiên tiến có thể được sử dụng để nghiên cứu nguy cơ trượt lở ở nhiều quy mô khác nhau, giúp giảm thời gian và nguồn lực cần thiết cho các nghiên cứu.

Trượt lở đất xảy ra khi nào?

Trượt đất có thể do nhiều hiện tượng tự nhiên khác nhau, ví dụ như động đất, mưa lớn, sóng thần, lũ lụt và do con người gây ra, ví dụ như phá rừng, phát triển cơ sở hạ tầng bằng cách cắt dốc và sự hiện diện của các hang động ngầm lịch sử. Nguy cơ trượt lở xuất hiện khi các lớp đất của sườn dốc bị tách ra khỏi trạng thái bão hòa do các sự kiện mưa lớn hoặc do các lực bên ngoài (ví dụ như động đất) và dịch chuyển xuống dốc gây thiệt hại về người, tài sản, môi trường và kinh tế. 

Theo các chuyên gia thuộc Trung tâm Viễn thám và Tai biến địa chất, trượt lở đất đá là một trong những loại hình thiên tai phổ biến nhất trên thế giới và Việt Nam. Với diện tích 3/4 là núi đồi, Việt Nam đang phải đối mặt với trượt lở đất xuất hiện từ 14 tỉnh miền núi phía Bắc và trải dài khắp miền Trung.

Cộng thêm với tác động ngày một phức tạp của biến đổi khí hậu, chúng ta cần những công cụ dự báo có độ phủ rộng khắp, có khả năng triển khai tự động nhưng vẫn đảm bảo cung cấp đủ thông tin và kịp thời để giám sát, phát hiện và cảnh báo nguy cơ trượt lở đất. Với công nghệ này, chúng ta cũng cần tự chủ được về mặt công nghệ và dữ liệu.

Hậu quả khôn lường của trượt lở đất

Trượt lở đất thường xảy ra chủ yếu ở các vùng núi nếu sườn dốc không ổn định hoặc chịu tác động của lực bên ngoài. Nguy cơ trượt lở đất có thể được phân loại thành cao, trung bình và thấp dựa trên khối lượng, thời gian, tác động có thể xảy ra về khoảng cách, diện tích và tốc độ mà sườn dốc bị phá hủy. 

Năm 2020, miền Trung Việt Nam đã hứng chịu một loạt sự cố nghiêm trọng liên quan đến sạt lở đất. Điển hình là thảm họa kép tại Rào Trăng (xã Phong Xuân, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế). Theo báo cáo, đêm ngày 10, rạng sáng 11/10/2020, tại khu nhà điều hành thủy điện Rào Trăng 3 đã xảy ra vụ sạt lở đất nghiêm trọng khiến 17 công nhân thủy điện bị vùi lấp. Sự việc nhanh chóng được báo cho chính quyền tỉnh, huyện và lực lượng bộ đội của Quân khu 4.

Tại Lâm Đồng, ngay trong khoảng thời gian từ tháng 6-8/2023 đã liên tiếp xảy ra các vụ sạt lở với kịch bản tương tự. Cụ thể, rạng sáng ngày 29/6, một vụ sạt lở đất nghiêm trọng xảy ra tại thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng vào rạng sáng 29/6, khiến 2 người bị vùi lấp, nhiều người bị thương được chuyển đến bệnh bệnh cấp cứu. Thực tế vụ sạt lở đất ở Phường 10 (TP Đà Lạt) lượng mưa tích lũy 12 giờ trước khi xảy ra sạt lở khoảng 50 mm, trước 24 giờ khoảng 100 mm.

Tiếp đó, tới ngày 30/7, một vụ sạt lở đất nghiêm trọng khác đã xảy ra tại Trạm Cảnh sát giao thông Mađagui, nằm giữa đèo Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng vào chiều 30/7, làm 3 cán bộ, chiến sĩ cảnh sát giao thông Lâm Đồng hy sinh và 1 người nguyên chiến sĩ nghĩa vụ Công an nhân dân tử nạn. Theo đánh giá của các chuyên gia, vụ sạt lở đất tại đèo Bảo Lộc, lượng mưa 12 giờ trước đó đạt 170 mm, 24 giờ trước đó 232 mm.

Tại Hoa Kỳ, lở đất gây ra 25 đến 50 ca tử vong mỗi năm, trong khi lượng mưa cực lớn là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lở đất ở Philippines.Vì trượt lở đất có thể ảnh hưởng xấu đến tính mạng và tài sản của con người, nên việc theo dõi, phát hiện, lập bản đồ và tiến hành phân tích nguy cơ trượt lở là điều cần thiết để giảm tác động đến con người, tài sản và môi trường.

Ứng dụng viễn thám lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất

Viễn thám là công nghệ thu thập và phân tích thông tin về bề mặt Trái Đất mà không cần tiếp xúc trực tiếp, thường thông qua việc sử dụng vệ tinh, máy bay, và các thiết bị cảm biến khác. Phương pháp này cho phép thu thập dữ liệu một cách nhanh chóng và bao quát, giúp theo dõi và phân tích các hiện tượng tự nhiên một cách hiệu quả.

Để lập bản đồ nguy cơ trượt lở đất cần bao gồm thông tin về kiểm kê lở đất trong quá khứ và đánh giá về các khu vực dễ xảy ra và tần suất lở đất trong tương lai. Có thể phát triển các bản đồ kiểm kê lở đất chất lượng cao bằng cách sử dụng các phép đo tại chỗ và khảo sát thực địa. Cách tiếp cận này tốn nhiều thời gian, chi phí và khó khăn với những khu vực có địa hình phức tạp.

Tuy nhiên, có thể lập được các bản đồ kiểm kê và khả năng xảy ra lở đất, cũng như phân tích nguy cơ trượt lở đất bằng cách sử dụng các kỹ thuật và dữ liệu viễn thám, chẳng hạn như khảo sát trên không, máy bay không người lái (UAV), phát hiện và đo khoảng cách bằng ánh sáng (LiDAR) và sử dụng dữ liệu vệ tinh.

Bên cạnh đó, dữ liệu viễn thám tiết kiệm chi phí vì hầu hết các dữ liệu vệ tinh đều có sẵn miễn phí và có thể bao phủ các địa hình gồ ghề/phức tạp. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về đánh giá nguy cơ lở đất bằng cách sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) và các kỹ thuật liên quan đến thông tin địa lý. Gần đây, các công cụ GIS và viễn thám đã trở thành những công cụ mạnh mẽ để tích hợp dữ liệu không gian nhằm tiến hành nghiên cứu và cảnh báo nguy cơ trượt lở đất.

Dữ liệu và kỹ thuật viễn thám được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu về lở đất, bao gồm kiểm kê/phát hiện lở đất, giám sát, lập bản đồ, và phân tích nguy cơ trượt lở. Thông tin kịp thời và chất lượng cao thu được từ các quan sát trên không gian giúp quản lý các thảm họa thiên nhiên và do con người gây ra. Theo đó, lập bản đồ và quản lý rủi ro lở đất có thể giúp giảm rủi ro thảm họa. Tương tự như vậy, các dự đoán và cảnh báo lở đất sớm rất quan trọng trong việc hạn chế các mối nguy hiểm lở đất. 

Việc sử dụng dữ liệu viễn thám cho các nghiên cứu về lở đất, dù là phép đo trên không, vệ tinh hay trên mặt đất, chủ yếu được phân loại thành ba loại chính: (a) phát hiện và nhận dạng, (b) giám sát và (c) phân tích không gian và dự đoán nguy cơ. 

Các kỹ thuật viễn thám có thể được ứng dụng cảnh báo nguy cơ trượt lở

Một số dữ liệu viễn thám đã được sử dụng để nghiên cứu nguy cơ trượt lở đất, bao gồm radar khẩu độ tổng hợp trên không gian (SAR) và viễn thám quang học, phát hiện và đo khoảng cách bằng ánh sáng trên không (LiDAR), SAR trên mặt đất và LiDAR trên mặt đất. 

Dữ liệu SAR đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu lở đất vì phạm vi bao phủ rộng và độ phân giải không gian cao cũng như khả năng hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết. Dữ liệu SAR vệ tinh được sử dụng có thể bao gồm ERS và Envisat ASAR, ALOS/PALSAR, chòm sao Hình ảnh LiDAR đa thời gian và ảnh trực giao có thể được so sánh để định lượng những thay đổi cảnh quan do lở đất đang diễn ra.

Máy quét laser trên mặt đất (TLS) LiDAR có thể tạo ra hình ảnh ba chiều (3D) có độ chi tiết cao trong vòng vài phút, cho phép nghiên cứu những thay đổi bề mặt 3D của lở đất. Dữ liệu phát hiện và đo khoảng cách bằng ánh sáng (LiDAR) mở ra những khả năng chưa từng có để lập bản đồ lở đất, với các cơ hội tiềm năng cho phân vùng nguy cơ và rủi ro cũng như mô hình hóa quá trình tiến hóa cảnh quan. 

Trong số các ứng dụng hữu ích nhất có nguồn gốc từ việc phân tích dữ liệu viễn thám là phát triển các mô hình địa hình kỹ thuật số (DEM). Sau đó, DEM có thể được sử dụng để đánh giá xói mòn, lở đất và sự khác biệt đa thời gian về địa hình.

Mặc dù viễn thám cung cấp nhiều thông tin hữu ích, khả năng dự báo nguy cơ trượt lở nhưng công nghệ này vẫn có giới hạn do các yếu tố không thể dự đoán trước như sự thay đổi đột ngột của thời tiết và hoạt động địa chất. Bên cạnh đó, chi phí thu thập và xử lý dữ liệu cũng là một rào cản đối với việc ứng dụng rộng rãi công nghệ này.

Tóm lại, trong công tác cảnh báo nguy cơ trượt lở, các công cụ truyền thống phù hợp cho các điểm cố định nhưng khi giám sát và triển khai trên diện tích rộng lớn chúng ta cần đến những “con mắt” từ bầu trời mới có thể giải quyết được những yêu cầu này. Lời giải của nó đang dần trở nên rõ ràng hơn trong những năm gần đây nhờ tiến bộ của công nghệ viễn thám, trong đó dữ liệu từ vệ tinh đóng vai trò then chốt.

Tham khảo: https://www.intechopen.com/chapters/73317