Xây dựng thuật toán và chương trình xác định nhiệt độ bề mặt đất trong việc theo dõi cảnh báo cháy rừng trên cơ sở ảnh vệ tinh modis(terra và aqua) trên lãnh thổ việt nam

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC Mỏ - ĐịA CHấT DOÃN Hà PHONG XÂY DựNG THUậT TOáN Và CHƯƠNG TRìNH XáC ĐịNH NHIệT Độ Bề MặT ĐấT TRONG VIệC THEO DõI CảNH BáO CHáY RừNG TRÊN CƠ Sở ảNH Vệ TINH MODIS (TERRA Và AQUA) TRÊN LÃNH THổ VIệT NAM Chuyên ngành : ảnh hàng không, đo vẽ địa hình ảnh hàng không Mà số : 2.16.04 TóM TắT LUậN áN TIếN Sĩ Kỹ THUậT Hà Nội - 2007 Công trình hoàn thành tại: Bộ môn Trắc địa ảnh, Khoa Trắc địa, Trường đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Trường Xuân, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Đình Dương Viện Địa lý-Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Phản biện 2: PGS TS Phạm Văn Cự Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội Phản biện 3: TS Nguyễn Xuân Lâm Bộ Tài nguyên Môi trường Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước họp trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội Vào hồi ngày tháng năm 2007, Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia, Hà Nội Thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất Thư viện Viện Vật lý Điện tử Các công trình tác giả đà công bố Có liên quan đến luận án DoÃn Hà Phong nnk (2006), Tổ hợp màu tự nhiên ảnh vệ tinh SPOT phục vụ thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ 1/50,000, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chÊt, (13), tr 83-85 Do·n Hµ Phong vµ nnk (2006), Các phương pháp xử lý ảnh, hiệu chỉnh hình học ảnh MODIS (TERRA AQUA), Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ-Địa Chất, (14), tr 92-95 DoÃn Hà Phong nnk (2006), Hiệu chỉnh khí ảnh vệ tinh Landsat ETM, Tuyển tập công trình khoa học, kỷ niệm 40 năm thành lập khoa Trắc địa (1966-2006) , tr 89-91 Do·n Hµ Phong vµ nnk (2006), Phát điểm cháy dị thường nhiệt ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình MODIS (TERRA AQUA), Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ-Địa Chất , (15), tr 58-60 DoÃn Hà Phong (2006), Xây dựng sở liệu ảnh phục vụ quan trắc giám sát môi trường biển Việt Nam, Kỷ yếu hội nghị mạng lưới INFOTERRA Việt Nam lần thứ III, tr 182-186 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu sử dụng kết phân tích, trình bày luận án trung thực, chưa công bố công trình trước Tác giả luận án DoÃn Hà Phong ii Mơc lơc Trang phơ b×a Lêi cam ®oan .i Môc lôc ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt iv Danh mục bảng vi Danh mục hình vẽ, đồ thị viii Mở đầu .1 Chương - TổNG QUAN Về VIễN THáM HồNG NGOạI NHIệT TRONG NGHIÊN CứU Dự BáO CHáY RừNG 1.1 Phân tích, đánh giá công trình nghiên cứu liên quan đến luận án 1.2 Dù b¸o ch¸y rõng .12 1.3 Mét sè kÕt qu¶ øng dụng xác định điểm cháy lÃnh thổ Việt Nam liệu ảnh vệ tinh MODIS 18 1.4 Độ xác kết thu thảo luận 20 1.5 Những vấn đề luận án nghiên cứu, giải 22 Chương - ảNH MODIS Và Xử Lý ảNH MODIS .24 2.1 Trạm thu ảnh MODIS Viện Vật lý Điện tử 24 2.2 Cơ sở liệu ¶nh MODIS .25 2.3 Các kênh phổ MODIS ®­ỵc lùa chän .25 2.4 Chuyển đổi giá trị vËt lý .26 2.5 HiƯu chØnh h×nh häc 26 2.6 Độ xác ¶nh MODIS 28 2.7 HiƯu chØnh khÝ qun 28 2.8 Loại bỏ mây 29 2.9 Trích đoạn ảnh MODIS theo khu vùc nghiªn cøu .30 2.10 PhÇn mỊm ScanEx MODIS Processor 1.7 30 2.11 Những yếu tố liên quan đến LST MODIS 37 Chương - CƠ Sở Lý THUYếT THUậT TOáN TíNH TOáN LST Từ ảNH MODIS41 3.1 Giới thiệu chung 41 3.2 Tæng quan 42 3.3 Mô tả thuật toán 49 3.4 Những yêu cầu, giới hạn giả định cho thuật toán LST MODIS 71 3.5 Mét sè kÕt luËn vỊ tht to¸n LST chia cưa sỉ khÝ qun tỉng quát 73 iii Chương - Sử DụNG MODIS TíNH TOáN LST THEO PHƯƠNG PHáP CHIA KHí QUYểN THEO CưA Sỉ TỉNG QU¸T .74 4.1 LST vµ tỉng lượng nước khí .74 4.2 LST thu từ d÷ liƯu vƯ tinh MODIS 75 4.3 Thu nhËn hµm lượng nước khí từ MODIS 78 4.4 Đánh giá hàm lượng h¬i n­íc 81 4.5 øng dông cho MODIS .81 4.6 Một số kết kÕt luËn 83 Ch­¬ng - MéT Số KếT QUả Và ĐáNH GIá .85 5.1 Mô tả liệu LST thu từ ảnh MODIS 85 5.2 ¶nh h­ëng theo số nắng tháng 89 5.3 Håi qui tuyến tính kết thu 90 5.4.LST MODIS theo cấp dự báo cháy kiểm lâm Việt Nam .94 5.5 C¸c tham sè hiƯu chỉnh cho thuật toán LST đề xuất mô hình dự báo với điều kiện Việt Nam 100 5.6 Hµm tÝnh to¸n LST IDL 102 KÕT LUËN Vµ KIÕN NGHÞ 104 CáC CÔNG TRìNH CủA TáC GIả đà công bố Có liên quan đến luận ¸n 107 TàI LIệU THAM KHảO 108 PHô lôc 123 iv Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt AVHRR Bức xạ kế cải tiến với độ phân giải cao BRDF Hàm phân bố tán xạ lưỡng hướng DAAC Trung tâm lưu trữ, phân bố liệu DAO Cơ quan đồng hóa loại liệu DEM Mô hình số độ cao DMSP Chương trình vệ tinh khí tượng quốc phòng EOS Hệ thống quan sát trái đất EOS AM1 Hệ thống quan sát trái đất quĩ đạo vệ tinh AM1 FOV Trường nhìn FTIR Hàm biến đổi Fourier hồng ngoại GCM Mô hình hoàn lưu toàn cầu GSFC Trung tâm điều khiển chuyến bay không gian HCMM Nhiệm vụ thành lập đồ phân bố nhiệt HIRS Máy quét ảnh phổ độ phân giải cao IFOV Trường nhìn tức thời IGARSS Hội thảo quốc tế Khoa học trái đất Viễn thám IGBP Chương trình quốc tế Địa-Sinh học ISCCP Chương trình vệ tinh quốc tế mây khí tượng ISLSCP Chương trình vệ tinh quốc tế khí hậu bề mặt mặt đất JPL Phòng thí nghiệm tên lửa đẩy LOWTRAN Mà nguồn chương trình lan truyền xạ phổ thấp LST Nhiệt độ bề mặt mặt đất LTER Chiến lược nghiên cứu hệ sinh thái dài hạn LUT Bảng tra cứu LWIR Sóng dài hồng ngoại MMD Sự thay đổi cực đại cực tiểu MODIS Máy quét ảnh phổ độ phân giải trung bình MODATM Các sản phẩm khí MODIS MODLAND Các sản phẩm đất MODIS MODTRAN Mà nguồn chương trình lan truyền xạ phổ trung bình v MOSART Mà nguồn chương trình xạ lan truyền phổ trung bình khí NDVI Sự thay đổi theo tiêu chuẩn chØ sè thùc vËt NET Sù thay ®ỉi nhiƯt ®é theo nhiễu tương ứng NIST Viện quốc gia tiêu chuẩn công nghệ NMC Trung tâm khí tượng quốc gia Mỹ NOAA Cơ quan quốc gia Đại dương Khí PCF File xử lý tự động PDT Thời gian ban ngày khu vực Thái Bình Dương RH Độ ẩm liên quan RSR Quan hệ phổ phản hồi SCF Thiết bị tính toán khoa học SDST Nhóm khoa học trợ giúp liệu SIBRE Phổ hồng ngoại phản xạ phát xạ lưỡng hướng SNR Tỉ số tín hiệu/nhiễu SRF Hàm phổ phản xạ phản hồi SSM/I Đặc điểm đầu đo ảnh vi sóng SST Nhiệt độ bề mặt mặt biển TES Phương pháp tách nhiệt hệ số phát xạ bề mặt mặt ®Êt TIR Hång ngo¹i nhiƯt TISI ChØ sè nhiƯt ®é độc lập với phổ TOA Giá trị phổ đỉnh khí TOGA Khí toàn cầu đại dương vùng nhiệt đới vi Danh mục bảng Bảng 1.1 Khái quát đặc điểm kênh phổ AVHRR/3 Bảng 1.2 Tính toán điểm ảnh dị thường nhiệt cho ảnh MODIS .10 Bảng 1.3 So sánh vệ tinh loại khả dự báo cháy rừng .12 Bảng 1.4 Khả ứng dụng viễn thám nghiên cứu cháy rừng Việt Nam 12 Bảng 1.5 Phân cấp dự báo cháy rừng theo khối lượng vật liệu cháy (klvl) 13 Bảng 1.6 Phân cấp dự báo cháy rừng theo độ ẩm vật liệu cháy 13 Bảng 1.7 Các cấp dự báo cháy Cục Kiểm lâm 16 Bảng 1.8 Phân loại lớp thông tin dự báo cháy rừng 17 Bảng 1.9 Trọng số yếu tố ảnh h­ëng ch¸y rõng 18 Bảng 1.10 Thống kê điểm cháy tháng 1/2003 19 Bảng 2.1 Các ứng dụng điển hình kênh phổ MODIS 24 Bảng 2.2 Mô tả kênh phổ phản x¹ cđa MODIS 26 Bảng 2.3 Biến thiên LST .38 B¶ng 2.4 Nhiệt dung phụ thuộc vào độ ẩm 38 Bảng 3.1 Danh sách mẫu chất liệu mặt đất sử dụng giả định LST .60 Bảng 4.1 Mô tả kênh phổ sử dụng mô hình LST 74 Bảng 5.1 Số nắng năm 2005 89 Bảng 5.2 Số nắng năm 2006 89 B¶ng 5.3 Nhiệt độ đất tháng năm 2005 90 B¶ng 5.4 NhiƯt độ đất tháng năm 2006 90 Bảng 5.5 Các giá trị max, min, trung bình độ lệch chuẩn LST tháng năm 97 Bảng 5.6 Các cấp dự báo cháy theo nhiệt độ oC 98 Bảng 5.7 Các hệ số thực nghiệm tr­íc hiƯu chØnh (Sobrino vµ céng sù (1996)) 100 Bảng 5.8 Các hệ số sau hiệu chỉnh tương ứng với tháng năm .100 Bảng 6.1 Tổng xạ trung bình theo tháng năm (Kcal/cm2) 146 Bảng 6.2 Thời gian chiếu sáng tháng năm (h) 146 Bảng 6.3 Trung bình tháng năm tổng lượng mây 146 Bảng 6.4 Sè lÇn xt hiƯn cđa giã tÜnh (P1%), tÇn số (R2%) tốc độ gió trung bình (Vm/s) hướng gió chính;Trạm: Sơn Tây 146 10 LST chia cưa sỉ khÝ phụ thuộc vào góc nhìn MODIS, tương tự phương pháp chia cửa sổ khí mang tính địa phương Becker Li Ts ( A1 A2 1    A3  T31  T32 1   )  ( B  B  B )(T31  T32 )  C 2 (3.15) 3.4 Những yêu cầu, giới hạn giả định cho thuật toán LST 3.4.1 Sự không đồng điểm ảnh 3.4.2 Những cấu trúc bề mặt phức tạp 3.4.3 Đối với địa hình phức tạp 3.5 Một số kết luận thuật toán LST chia cửa sổ khí tổng quát Sobrino Caselles (1991) đà phát triển giựa vào phương pháp quan trắc nhiệt độ đất trồng trọt dựa thông tin độc lập kèm theo, hệ số phát xạ phương pháp xác định tương quan cđa chØ sè NDVI vµ hƯ sè hÊp thơ thực vật phần, điều phù hợp với điều kiện Việt Nam Chúng ta phòng thí nghiệm xác định đối tượng bề mặt mặt đất không nhất, phân bố không tập trung Chương Sử DụNG MODIS TíNH TOáN LST THEO PHƯƠNG PHáP CHIA KHí QUYểN THEO CửA Sổ TổNG QUáT Bảng 4.1 Mô tả kênh phổ sử dụng mô hình Mục đích sử dụng Kênh Độ rộng kênh Độ phân giải Đường biên đất, mây Hơi nước bốc hơi, khí Nhiệt độ mây LST 0,841m -0,876m 250 m 17 0,890m -0,920m 1000 m 18 0,931m -0,941m 1000 m 19 0,915m -0,965m 1000 m 31 10,780m -11,280m 1000 m 4.1 LST tổng lượng nước khí LST tổng hàm lượng nước khí mang lại sử dụng hệ thống đo ATSR, AVHRR (Sobrino nnk, 1999) vµ MODIS (Wan vµ Dozier, 1996; Wan vµ Li, 1997, Brown Minnerr, 1999) 4.2 LST thu tõ d÷ liƯu vƯ tinh MODIS 4.2.1 LST MODIS chia khÝ qun theo cưa sỉ tỉng qu¸t theo lý thut Phương trình lan truyền xạ: 11 Ii = Bi(Ti )= i Bi(Ts)i + Rati + Ri(ref) i (4.1) Bi hàm Planck; Ti nhiệt độ đầu đo vệ tinh với góc thiên đỉnh quan sát ; Bi(Ts) giá trị xạ bề mặt có nhiệt độ với vật đen Ts; i hệ số truyền khí theo hướng góc thiên đỉnh Rati= (1-i ) Bi(Ta) (4.2); Ri(ref) = (1- i)(1-i53o) Bi(Ta) (4.3) Ta nhiệt độ trung bình khí mặt đất điểm cao thông tin tới đỉnh khí i53o hƯ sè trun khÝ qun cđa tỉng c¸c h­íng góc 53o 4.2.2 Các giả định LST thu nhận tõ d÷ liƯu vƯ tinh MODIS ViƯc lan trun khí giảm mạnh với tổng hàm lượng nước với kênh 29, 31, 32 kênh 20, 22, 23 lan truyền khí gần độc lập với hàm lượng nước 4.2.3 Thuật toán LST MODIS chia cưa sỉ tỉng qu¸t 4.2.3.1 C¸c tht to¸n LST mô hình xem xét LST cách sử dụng kênh 31, 32 MODIS, thuật toán bậc 2, thuật toán tuyến tính thuật toán theo cÊu tróc Becker vµ Li TLST1=T31+a1+a2(T31-T32)+a3(T31-T32)2+(a4+a5W)(1-)+(a6+a7W) (4.11) TLST2=T31+(a1+a2W)(T31-T32)+a3+a4W+(a5+a6W)(1-) +(a7+a8W) (4.12) TLST3=(a1+a2W) + a3+a4W+(a5+a6W)(1-)/ +(a7+a8W)/2 (T31+T32)/2 +a9+a10W+(a11+a12W)(1-)/ +(a13+a14W)/2 (T31-T32)/2 (4.13) =(31+32)/2 giá trị trung bình hệ số phát xạ kênh 31 32 =(31-32) sai phân hệ số phát xạ phổ, hệ số thực nghiệm 4.2.3.2 LST thu từ vệ tinh MODIS LST sư dơng d÷ liƯu MODIS cung cÊp bëi ViƯn Vật lý Điện tử, chọn lựa liệu từ khu vực nghiên cứu khu vực Hà Tây, Hà Nội Trong đó, LST2 thuật toán tốt với sai số trung phương 0,48 oK Hệ số phát xạ bề mặt sai số phổ hệ số phát xạ 31=0,99 vµ 32=0,99 vµ =0 12 4.3 Thu nhËn hàm lượng nước khí từ MODIS 4.3.1 Các hệ số có liên quan đến LST MODIS Lsensor() Bức xạ đầu thu; Lsun() Bức xạ mặt trêi phÝa trªn khÝ qun; () Tỉng hƯ sè trun khí ; () Phản xạ lưỡng cực bề mặt; Lpath() Bức xạ tán xạ theo hướng 4.3.2 Tính toán hàm lượng nước từ MODIS G17,G18 G19 hệ số truyền nước kênh 17,18,19 MODIS: G19  L18 G  18 (4.16), L2 L19 L2 (4.17) , G19  L19 L2 (4.18) Li xạ thu từ việc giả định cho kênh 2, 17, 18 19 MODIS tính toán từ phần mềm MODIS Processor 1.7 Giả định tổng hàm lượng nước bốc khác từ 0,3 gcm-23,3gcm-2 Tỷ số xạ tỉ lệ nghịch với tổng hàm lượng nước bốc hơi, W17=26,31-54,43G17+28,45G217 W18=5,012-23,017G18+27,88G218 (4.19) W=0,192W17+0,453W18+0,355W19 (4.24) (4.20) G17, G18, G19 , W17, W18, W19 hệ số truyền W19=9,446-26,887G19+19,914G219 (4.21) bốc hơi nước kênh 17, 18, 19 4.3.3 Độ xác Độ nhạy cảm đà áp dụng lý thuyết sai số cho phương trình (4.22) TOTAL(W ) 19 f W i i Wi=aiGiGi+biGi ; a17=56,90; a18=55,77 ; i 17 (4.25) a19=39,83;b17=54,43 ; b18=23,02 ; b19=26,89 4.4 Đánh giá hàm lượng nước Số liệu thu trạm khí tượng Láng, Ba Vì, Hà Đông, Hoài Đức so sánh với tổng hàm lượng nước thu từ việc ứng dụng thuật toán với ảnh MODIS 4.5 øng dơng cho MODIS øng dơng tht to¸n LST tổng hàm lượng nước cho ảnh MODIS Hà Nội Hà Tây cho điểm ảnh không mây 4.5.1 Hệ số phát xạ ảnh hưởng không đồng điểm ảnh =0,971+0,018Pv (4.27); =0,006(1-Pv) (4.28) 13 Pv hấp thụ thực vật phần thu qua Carlson Ripley 1997: Pv  NDVI  NDVI  NDVI  NDVI  (4.29) max 4.5.2 Điểm ảnh bị thực vËt che phđ =0,985+d ; víi d=0,005 (4.30) 4.5.3 §iĨm ảnh thực vật Hệ số phát xạ kênh kênh phản xạ (1) (hệ số phản xạ kênh 1 cho tương quan tốt so víi kªnh 2): =0,9832-0,0581 (4.31); =0,0018-0,061 (4.32) 4.6 Một số kết kết luận Hình 4.1 Tổng lượng nước bốc (gcm-2) Hình 4.3 LST theo Sobirno Raissouni (2000) Hình 4.2 Hệ số phát xạ MODIS Hình 4.4 LST theo Sobrino cộng (1996) Hình 4.5 LST theo Becker Li (1990) 14 Chương MộT Số KếT QUả Và ĐáNH GIá 5.1 Mô tả liệu LST thu từ ảnh MODIS Hình 5.1 ảnh MODIS Bắc Hình 5.2 Các trạm khí tượng mô hình DEM S gi nng trm Ba Vì năm 2005-2006 250 Số nắng trạm Hà Nội năm 2005-2006 250 150 V/06 VI/06 VII/06 VIII/06 VI/06 VII/06 VIII/06 IV/06 III/06 I/06 II/06 XII/05 Số nắng trạm Hoài Đức năm 2005-2006 250 200 150 Tháng IV/06 III/06 II/06 I/06 XII/05 XI/05 X/05 IX/05 VII/05 VIII/05 VI/05 V/05 IV/05 VIII/06 VII/06 VI/06 V/06 IV/06 III/06 II/06 I/06 XII/05 XI/05 X/05 IX/05 VII/05 VIII/05 VI/05 V/05 IV/05 III/05 I/05 50 III/05 100 50 II/05 100 I/05 Số nắng 200 150 II/05 Số nắng X/05 Tháng Số nắng trạm Hà Đông năm 2005-2006 250 V/06 Tháng XI/05 IX/05 VII/05 VIII/05 V/05 VI/05 I/05 VII/06 VIII/06 V/06 VI/06 IV/06 III/06 I/06 II/06 XII/05 X/05 XI/05 IX/05 VII/05 VIII/05 V/05 VI/05 IV/05 II/05 III/05 50 IV/05 100 50 III/05 100 II/05 Số nắng 200 150 I/05 Số nắng 200 Tháng H×nh 5.5 Số nắng tháng 8-12/2005 1-7/2006 trạm khí tượng Số nắng tháng 1,2,3,4 12 năm thấp ảnh hưởng đến số liệu LST trung tháng, LST trung bình thu vào lúc 10 giê 30 so víi sè liƯu LST trung b×nh ghi trạm khí tượng vào lúc 13h LST trung bình thu từ ảnh tháng 12,1,2,3,4 thấp so với thực tế, với số nắng tháng 5,6,7,8,9 10 cao LST thu từ ảnh gần vớ thực tế Sử dụng hàm hồi qui tuyến tính để khảo sát quan hệ LST thu từ ảnh trạm đo khí tượng 15 Hình 5.3 LST trung bình tháng 8,9,10,11,12/2005 tháng 1/2006 Hình 5.4 LST trung bình tháng ,3,4,5,6 7/2006 16 5.2 ảnh hưởng theo số nắng tháng 5.3 Hồi qui tuyến tính kết thu Bảng 5.3 Nhiệt độ đất tháng năm 2005 Tên trạm Nhiệt độ VIII IX X XI XII Trạm đo 30,2 30,4 28,2 23,0 18,5 Hoài Đức ảnh Hiệu Trạm đo 29,8 0,4 30,6 28,3 2,1 30,7 25,8 2,4 28,6 20,5 2,5 24,0 25,2 -6,7 18,2 Ba Vì ảnh Hiệu Trạm đo 28,4 2,2 28,2 28 2,7 30,1 25,8 2,8 27,8 20,5 3,5 23,3 25,2 -7,0 18,1 ¶nh 28,5 29,8 26,2 21,7 HiƯu -0,3 0,3 1,6 1,6 Bảng 5.4 Nhiệt độ đất tháng năm 2006 26 -7,9 Hà Đông Tên trạm Hoài Đức Ba Vì Hà Đông Nhiệt độ I Trạm đo 19,7 ảnh II III V VI VII 19,8 21,6 27,8 29 31,9 32,6 24,9 24,7 31,5 30,4 29,7 27,5 28 HiÖu -5,2 -4,9 -2,6 -0,7 4,4 4,6 Trạm đo 20,1 19,3 21,5 27,6 29,2 31,8 32,6 ¶nh 24,9 24,7 31,5 30,4 31,2 28,4 28,9 Hiệu -4,8 -5,4 -2 3,4 3,7 Trạm đo 20,2 19,9 21,8 28,2 30,9 33,4 32,6 ¶nh 25,8 - 28,5 30,5 - 28,4 29 HiÖu -5,6 - -6,7 - 3,6 -9,9 -10 IV -2,8 -2,3 Trong bảng 5.3 chênh lệch nhiệt độ trạm đo khí tượng LST MODIS tháng 12/2005 là: -6,7oC; -7,0 oC -7,9 oC 02 nguyên nhân: - Số nắng tháng thấp trung bình có nắng/ngày; - Thời điểm thu ảnh gần với thời điểm LST cực đại ngày (13 trưa) Tháng có độ chênh cao tháng năm, độ chênh trạm -9,9 oC; -10 oC -6,7 oC điều phù hợp với số nắng thấp năm trạm khoảng 0,5 nắng/ngày Để khắc phục 17 vấn đề cần phải có tập hợp số liệu vệ tinh nhiều năm, trị đo gần với LST cực đại tèt 35 32.6, 28.9 30.6, 28.4 31.8, 28.4 28.6, 25.8 30.7, 28 y = 1.0162x - 3.5327 R2 = 0.9681 25 21.5, 31.5 18.2, 25.2 29.2, 31.2 27.6, 30.4 20.1, 24.9 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 15.0 20.0 25.0 30.0 25 20.1, 24.9 19.3, 24.7 20 y = 0.5669x + 15.143 R2 = 0.6034 y = 0.6847x + 11.333 R2 = 0.9971 15 15 29.2, 31.2 27.6, 30.4 30 19.3, 24.7 20 24.0, 20.5 20 25 Nhiệt độ đất trạm Ba Vì năm 2005-2006 35 30 T ảnh T ảnh 30 Nhiệt độ đất trạm Ba Vì năm 2005-2006 T ảnh Nhiệt độ đất trạm Ba Vì năm 2005-2006 35 35.0 15 15 T trạm đo T trạm đo 20 25 30 35 T trm o Hình 5.6 LST trạm Ba Hình 5.7 LST trạm Ba Hình 5.8 LST trạm Ba Vì tháng ,9,10,11/2005 Vì tháng 12/2005 Vì tháng 1,2,3,4,5/2006 tháng 6,7/2006 tháng 1,2,3,4,5/2006 5.4 LST theo cấp dự báo cháy Tính toán nhiệt độ oC theo oK theo: oC=oK-273,15 (5.1) Bảng 5 Các giá trị max, min, trung bình độ lệch chuẩn LST trung bình tháng Trung Trung Độ lệch Cực tiểu Cực đại bình tháng bình chuẩn 8/2005 9/2005 10/2005 11/2005 12/2005 01/2006 02/2006 03/2006 04/2006 05/2006 06/2006 295,73 22,58 297,85 24,70 294,94 21,79 289,32 16,17 291,16 18,01 290,25 17,10 288,27 15,12 293,72 20,57 294,72 21,57 294,17 21,02 296,72 23,57 304,45 31,30 304,01 30,86 300,32 27,17 295,97 22,82 300,60 27,45 300,72 27,57 301,10 27,95 306,89 33,74 306,91 33,76 308,07 34,92 309,16 36,01 301,44 28,29 301,53 28,38 297,91 24,76 292,98 19,83 296,72 23,57 297,01 23,86 294,22 21,07 300,70 27,55 302,37 29,22 303,26 30,11 302,25 29,10 1,21 1,07 0,77 1,13 1,57 1,82 3,01 2,42 1,76 2,03 1,83 18 296,29 23,14 07/2006 307,61 34,46 301,79 28,64 1,39 Trong bảng 5.5 giá trị cực tiểu nhiệt độ trung bình tháng năm từ 8/2005 tháng 7/2006 giá trị 15,12oC (288,27oK) vào tháng giá trị cực đại giá trị 36,01oC (309,16 oK) Bảng 5.6 Các cấp dự báo cháy theo nhiệt độ oC CấP Độ CấP CHáY Độ O MÔ Tả CáC CấP Dự BáO C/ OK THEO CáC CấP MàU < 30,85 Thấp có khả cháy rừng Trung bình Có khả cháy rừng Cao Thời tiết khô hanh kéo dài, dễ xảy cháy rừng 31,8532,85 32,8535 Rất cao Thời tiết khô, hanh, hạn kéo dài có nguy xảy cháy rừng lớn, tốc độ lan tràn lửa nhanh Cực kỳ nguy hiểm Thời tiết khô, hạn, kiệt kéo dài, có khả cháy lớn lan tràn nhanh loại rừng < 304 30,8531,85 304305 305306 306308,15 > 35 > 308,15 19 H×nh 5.29 LST tuần thứ hai tháng 12 năm 2005 phân theo 05 cấp độ cháy Hình 5.30 LST tuần thứ ba tháng 12 năm 2005 phân theo 05 cấp độ cháy Hình 5.32 LST tháng 4/2006 phân theo 05 cấp độ cháy Hình 5.31 LST tuần cuối tháng 12 năm 2005 phân theo 05 cấp độ cháy 5.5 Các tham số hiệu chỉnh cho LST đề xuất mô hình dự báo với điều kiện Việt Nam 5.5.1 Các tham số hiệu chỉnh cho thuật toán LST điều kiện Việt Nam Công thức sử dụng để xác định LST theo công thức (4.12) TLST2=T31+(a1+a2W)(T31-T32)+a3+a4W+(a5+a6W)(1-) +(a7+a8W) +C Bảng 5.7 Các hệ sè tr­íc hiƯu chØnh (Sobrino vµ céng sù (1996)) CT LST2 A1 3,29 a2 -0,12 a3 1,11 a4 -0,04 A5 38,72 a6 1,23 a7 a8 -100,22 1,20 B¶ng 5.8 C¸c hƯ sè sau hiƯu chØnh víi th¸ng năm TT Tháng 10 Giêng Hai Ba Tư Năm Sáu Bảy T¸m ChÝn M­êi a1 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25 3,34 3,34 3,34 3,34 3,34 a2 a3 a4 -0,82 -0,82 -0,82 -0,82 -0,82 -0,12 -0,12 -0,12 -0,12 -0,12 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 -0,03 -0,03 -0,03 -0,03 -0,03 -0,04 -0,04 -0,04 -0,04 -0,04 a5 a6 26,51 26,51 26,51 26,51 26,51 39,35 39,35 39,35 39,35 39,35 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 a7 -68,62 -68,62 -68,62 -68,62 -68,62 -101,8 -101,8 -101,8 -101,8 -101,8 a8 C 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 11,33 11,33 11,33 11,33 11,33 -3,53 -3,53 -3,53 -3,53 -3,53 20 11 12 M­êi mét 3,34 Ch¹p 1,87 -0,12 1,13 -0,04 39,35 -0,07 0,63 -0,02 21,95 1,25 -101,8 0,69 -56,81 1,21 -3,53 0,68 15,14 5.5.2 Đề xuất mô hình dự báo với điều kiện Việt Nam Chỉ số thực vật NDVI bao gồm nhiều thông số ví dụ như: độ tích nước , sinh khối Ngoài dựa vào số biết phân bố loai rừng Sử dụng số NDVI LST khảo sát yếu tố cháy thể sơ đồ phân loại theo định (sơ đồ xây dựng theo mẫu chuẩn phần mềm ENVI) Các giá trị xạ kênh phổ tính toán theo tọa độ tổ hợp MODIS Proccessor 1.7 Sau nhập vào tính toán hàm IDL ENVI Các giá trị NDVI LST sau tiếp tục đưa vào mô hình dự báo Các ngưỡng để đưa vào mô hình giá trị thống kê tính toán năm 2005-2006 cho loạt ảnh MODIS Các ngưỡng điều chỉnh phụ thuộc vào chuỗi số liệu thống kê cần phải đánh giá, so sánh với số liệu thực tế nhiều Trích đoạn theo tọa độ hệ sô phản xạ xạ kênh 1,2,17,18,19,31,32 MODIS (L, ) NDVI;NDVImax ;NDVImin NDVI NDVI  Pv= NDVI  NDVI   max W17=26,314-54,434G17+28,449G217 W18=5,012-23,017G18+27,884G218 - HÖ sè hÊp thơ thùc vËt tõng phÇn Pv; - HƯ số phát xạ bề mặt W19=9,446-26,887G19+19,914G219 W=0,192W17+0,453W18+0,355W19 - ThuËt to¸n bËc 2; - ThuËt to¸n tuyÕn tÝnh; - Thuật toán theo cấu trúc Becker Li Sử dụng phương pháp hồi qui tuyến tính lựa chọn thuật toán cho khu vực nghiên cứu MODIS LST theo Sobrino nnk (1996) Decision Tree Hình 5.33 Sơ đồ khối b­íc tÝnh to¸n LST 21 NDVI >0,5 No Yes LST < 30,5 Yes ThÊp 0,2