Ước tính lượng bốc thoát hơi nước cây trồng trên lưu vực sông Cầu bằng tích hợp tư liệu ảnh Landsat 7 và số liệu khí tượng

Bài viết Ước tính lượng bốc thoát hơi nước cây trồng trên lưu vực sông Cầu bằng tích hợp tư liệu ảnh Landsat 7 và số liệu khí tượng trình bày xác định chính xác lượng bốc hơi có ý nghĩa quan trong trong việc xác định nhu cầu nước cho cây trồng của một khu vực. Hệ số cây trồng (Kc) liên quan đến lượng bốc hơi của một loại cây trồng trong một thời kỳ sinh trưởng cụ thể đối với loại cây trồng tham chiếu (ET0).

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 ƯỚC TÍNH LƯỢNG BỐC THỐT HƠI NƯỚC CÂY TRỒNG TRÊN LƯU VỰC SƠNG CẦU BẰNG TÍCH HỢP TƯ LIỆU ẢNH LANDSAT-7 VÀ SỐ LIỆU KHÍ TƯỢNG Lương Chính Kế , Nguyễn Văn Hùng , Trần Ngọc Tưởng3 , Nguyễn Ngọc Anh3 Hội Trắc địa, Bản đồ Viễn thám Việt Nam, email: lchinhke@gmail.com Cục Viễn thám quốc gia, email: nvhung.sochanoi@gmail.com Bộ Công an, email: tntrsc@gmail.com GIỚI THIỆU CHUNG Việc xác định xác lượng bốc có ý nghĩa quan trong việc xác định nhu cầu nước cho trồng khu vực Hệ số trồng (Kc) liên quan đến lượng bốc loại trồng thời kỳ sinh trưởng cụ thể loại trồng tham chiếu (ET ) Phương pháp truyền thống xác định Kc: đề cập tài liệu FAO [2, 3] Các tác giả [4] phương pháp truyền thống cho phép dự báo khả bốc thoát nước tiềm khoảng sai số từ 10% đến 20% Phương pháp viễn thám xác định Kc: Đối với bề mặt địa hình khơng đồng gồm loại trồng khác giai đoạn sinh trưởng khác nhau, phương pháp giải tích tính Kc từ số liệu viễn thám (Kc-gt ) dựa vào số tham số lý- sinh bề mặt địa hình trích xuất từ ảnh viễn thám [1] phát triển để xác định Kc tích hợp khu vực mà không cần thông tin loại trồng giai đoạn sinh trưởng [6] Xu sử dụng số thực vật để xác định hệ số trồng tư liệu ảnh viễn thám, sau tính bốc nước thực tế trung bình ngày nhiều sở nghiên cứu quan tâm [6-10] Đây mục đích nghiên cứu giới thiệu báo PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU, TƯ LIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1.Phương pháp Ước tính lượng bốc thực tế trung bình ngày (ETa, mm/ngày) cách sử dụng hệ số trồng giải tích (Kc-gt ) hàm số số thực vật NDVI trích xuất từ ảnh vệ tinh bốc thoát nước tham chiếu (ET o ) [5] xác định từ số liệu khí tượng: ET a = Kc-gt x ET o với Kc-gt = a.NDVI + b (1) Dựa vào phương pháp giải tích DEMETER (DEMonstration of Earth observation Technologies in Routine irrigation advisory service) (D’Urso et al., 2007) [4] với Kc-gt : Kc-gt = PET(rs  rs ) ETo (2) Trong đó: PET(rs = rsmin ) – Bốc thoát nước tiềm cho trường hợp nhận kháng bề mặt rs = minimum; ET o – Bốc nước tham chiếu tính theo FAO 56 [5] 2.2 Dữ liệu số liệu khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu “lưu vực sông Cầu” nằm phạm vi tọa độ địa lý: 21o 07' 22o 18' N, 105o 28' - 106o 08' E Trên lưu vực có 06 trạm quan trắc khí tượng với số liệu đo ngày 23/11/2001: nhiệt độ khơng khí 345 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 T a, vận tốc gió u, nắng thực n, độ ẩm khơng khí RH bốc thoát nước thực tế ET a-TĐ (do Cục khí tượng thủy văn cung cấp) Tư liệu ảnh LANDSAT-7 ETM thu nhận ngày 23/11/2001 mức xử lý 1T, độ phân giải ảnh đa phổ 30mx30m Mô hình số độ cao (DEM) lưu vực từ đồ địa hình 1/25.000 đưa độ phân giải 30x30m hệ VN-2000 Hình Biến thiên ETa phương án KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sau tính Kc-gt theo (2), nội dung thực nghiệm tiến hành giải phương án: a/ Phương án 6T: Sử dụng sáu cặp NDVI Kc-gt xác định a, b tối ưu (công thức 1) Kc (Kc-6T) b/ Phương án 3T: Sử dụng cặp trị NDVI Kc-gt (Bắc Giang, Vĩnh Yên Tam Đảo) xác định a, b tối ưu (công thức 1) Kc (Kc3T) Sử dụng điểm kiểm định 3C (Bắc Ninh, Thái Nguyên, Bắc Kạn) để đánh giá Kết phương án để ước tính ETa (mm/ngày) thu được: -0.36 0.89 0.88 0.94 Kc-6T NDVI ETa-6T = Kc-6T ETo =(-0,0465.NDVI+0,9288).ETo (3) ETa-3T = Kc-3T ETo =(0,8228xNDVI – 0,0541).ETo (4) ET a hai phương án 6T 3T so với ET a-TĐ (thực địa) khu điểm trạm khí tượng thể hình Bảng Tham số thống kê phương án (23/11/2001) ETa MBE (mm) 6T 0.048 3T 0.170 3C 0.367 2.08 RMSE (mm); MAE ME AI (%) (%) (-) (-) 0.191; (6.5) 4.2 0.74 0.88 0.289; (9.8) 8.1 0.59 0.83 0.381; (12.8) 12.2 0.17 0.81 4.19 ETo 1.95 3.57 ETa-6T Hình Ảnh NDVI Kc, ET o , ET a phương án 6T thời điểm 23/11/2001 Do khuôn khổ cho phép báo, Đánh giá độ xác phương án 6T Hình thể bốn ảnh NDVI, Kc-6T, 3T thông qua sai số: sai số xê dịch trung ET o , ET a-6T phương án 6T làm ví dụ bình (MBE), sai số trung phương (RMSE), sai số tuyệt đối trung bình (MAE) tham KẾT LUẬN số: hệ số hiệu mơ hình ME số mơ Bằng phương pháp giải tích sử dụng tư hình phù hợp AI thống kê bảng liệu viễn thám Landsat tích hợp với số liệu 346 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 khí tượng cho phép xác định hệ số [6] González A.R., J Kjaersgaard, T Trooien, C Hay, and L Ahiablame 2018 trồng tức thời Kc pixel ảnh có độ Estimation of Crop Evapotranspiration phân giải 30m Việc xác định Kc tối ưu Using Satellite Remote Sens ing-Based (thông qua hệ số a, b) hàm số NDVI Vegetation Index Hindawi, Advances in tăng độ xác xác định ET a giao động Meteorology.Vol 2018, Article ID quanh 10% Điều có ý nghĩa ứng 4525021, 12 pages dụng quản lý, sử dụng nguồn tài [7] Kamble B., Kilic A., Hubbard K., 2013 nguyên nước có hiệu trước áp lực biến Estimating Crop Coefficients Using Remote đổi khí hậu Sensing-Based Vegetation Index Remote Sensing, 5(4), 1588-1602 [8] Minh Le, Ke Luong Chinh, Tuong Tran Ngoc, Hung Nguyen Van, Son Le Minh, [1] Allen, R., Tasumi M., Trezza R., Waters R., 2013 Essessing the accuracy of land surfacr Bstiaanssen W., 2002 SEBAL Surface evapotranspriration estimated by Makkink’s Eneregy Balance Algorithm for Land Idaho model based on solar radiation extracted Implementation Advanced training and from Modis data Proceedings of the 9th Users manual v1 International Conference on Geo[2] Doorenbos , J and W.O Pruitt 1977 information for Disaster Management, “Guidelines for predicting crop water Hanoi, Vietnam, 9-11 Dec 2013 requirements ” FAO Irrigation and [9] Luong Chinh Ke, Nguyen Van Hung, Tran Drainage Paper, FAO, Rome, 24, pp 144 Ngoc Tuong, Pham Van Manh, 2014 [3] Doorenbos , J and A.H Kassam 1986 Effects of daily net radiation from MODIS “Yield respons e to water.” FAO Irrigation on daily reference evapotranspiration and Drainage paper, FAO, Rome, 33, pp 193 Proceedings of the International [4] D’Urso et al., 2007 EO technology for Symposium on Geo-Informatics for Spatialirrigation water control & management Infrastructure Development in Earth and Porfolio/Library of harmonized EO Allied Sciences (GIS-IDEAS) Da Nang, technology Work Package Project Dec 6-9, 2014 deliverable D10a Draft v.1 [5] FAO Irrigation and Drainage Paper No 56: [10] Tuong Ngoc Tran, Ke Chinh Luong 2015 Actual evapotranpiration model for North Guidelines for computing crop water Vietnam using vegetation indices of Modid requirement data Proceedings of ACRS 2015 Philippines TÀI LIỆU THAM KHẢO 347 ... niên năm 2018 ISBN: 978 -604-82-2548-3 T a, vận tốc gió u, nắng thực n, độ ẩm khơng khí RH bốc nước thực tế ET a-TĐ (do Cục khí tư? ??ng thủy văn cung cấp) Tư liệu ảnh LANDSAT- 7 ETM thu nhận ngày... pháp giải tích sử dụng tư hình phù hợp AI thống kê bảng liệu viễn thám Landsat tích hợp với số liệu 346 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978 -604-82-2548-3 khí tư? ??ng cho... sai số: sai số xê dịch trung ET o , ET a-6T phương án 6T làm ví dụ bình (MBE), sai số trung phương (RMSE), sai số tuyệt đối trung bình (MAE) tham KẾT LUẬN số: hệ số hiệu mơ hình ME số mơ Bằng