Ứng dụng công nghệ GIS và ảnh vệ tinh Modis để đánh giá sự thay đổi hàm lượng bụi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN ĐĂNG HÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ ẢNH VỆ TINH MODIS ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG BỤI PM2.5 TRONG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN ĐĂNG HÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ ẢNH VỆ TINH MODIS ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG BỤI PM2.5 TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60-85-02 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS Doãn Hà Phong PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hằng HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trần Đăng Hùng Mã số học viên: 1581440301005 Lớp: 23KHMT11 Khóa học: 23 Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60-85-02 Tô xin cam đoan tập luận văn tơi thực hướng dẫn PGS TS Doãn Hà Phong PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hằng với đề tài nghiên cứu luận văn: “Ứng dụng công nghệ GIS ảnh vệ tinh MODIS để đánh giá thay đổi hàm lượng bụi PM2.5 mơi trường khơng khí miền Bắc Việt Nam” Đây đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với đề tài luận văn trước đây, đó, khơng phải chép luận văn Nội dung luận văn thể theo quy định Các số liệu, nguồn thông tin luận văn điều tra, trích dẫn đánh giá Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tôi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung tơi trình bày luận văn Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2016 Tác giả luận văn Trần Đăng Hùng i LỜI CẢM ƠN Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo môn Quản lý môi trường, trường đại học Thủy lợi giảng dạy tận tình, quan tâm, trau dồi kiến thức, động viên học viên không ngừng nỗ lực trang bị thêm nguồn kiến thức, kỹ tốt để hoàn thành luận văn, giảng dạy bảo không mệt mỏi thầy cô giáo suốt thời gian qua Đặc biệt hướng dẫn ân cần, tỉ mỉ PGS.TS Doãn Hà Phong giúp đỡ tận tâm PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hằng suốt thời gian từ học viên nhận đề tài Luận văn giúp đỡ bảo cho học viên nhiều điều, trau dồi thêm kiến thức chun mơn, cách thức hồn thành luận văn kỹ sống mà tự học viên khó hồn thiện Học viên xin bày tỏ lời cảm ơn tới cán phòng ban Đào tạo đại học sau đại học, cán văn phịng khoa Mơi trường Trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện, cung cấp cho học viên thơng tin bổ ích kịp thời để học viên hồn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tời cha mẹ, chị em gia đình tất bạn bè, người thân động viên, ủng hộ giúp đỡ học viên suốt thời gian học viên học tập thời gian học viên thực luận văn cao học Học viên xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Bố cục luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 1.1.1 Định nghĩa GIS 1.1.2 Cấu trúc GIS 1.1.3 Các chức GIS 1.1.4 Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS 12 1.2 Sử dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu nhiễm mơi trường khơng khí 13 1.2.1 Tổng quan sử dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu môi 13 1.2.2 Các loại ảnh viễn thám ứng dụng nghiên cứu môi trường không khí 15 1.2.2.1 Một số tư liệu viễn thám ứng dụng nghiên cứu ô nhiễm 15 1.2.2.2 Ảnh MODIS thông số kỹ thuật ảnh MODIS 20 1.3 Tổng quan bụi PM2.5 26 1.3.1 Bụi PM2.5 nghiên cứu nhiễm mơi trường khơng khí 26 1.3.1.1 Khái niệm bụi PM2.5 26 1.3.1.2 Tác hại bụi PM2.5 27 iii 1.3.2 Bụi PM2.5 từ liệu ảnh vệ tinh MODIS 27 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 30 2.1 Vị trí địa lý điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 30 2.1.1 Vị trí địa lý 30 2.1.2 Chế độ khí hậu 31 2.1.3 Chế độ thủy văn 32 2.2 Điều kiện kinh tế xã hội – môi trường khu vực nghiên cứu 33 2.2.1 Điều kiện kinh tế xã hội 33 2.2.2 Thực trạng ô nhiễm bụi miền Bắc 44 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIS ĐÁNH GIÁ SỰ GIA TĂNG HÀM BỤI PM2.5 Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 52 3.1 Xác định hàm lượng bụi PM2.5 từ ảnh vệ tinh MODIS 52 3.1.1 Phương pháp nghiên cứu 52 3.1.2 Giới thiệu mô hình GEOS-Chem 53 3.1.3 Xác định PM2.5 từ liệu độ dày quang học (AOD) 55 3.1.4 Mô thông số ảnh hưởng đến mối liên hệ liệu MODIS 56 3.2 Thành lập đồ phân bố ô nhiễm bụi miền Bắc Việt Nam (2005-2010-2015) 58 3.3 Phân tích, đánh giá kết giá trị hàm lượng bụi PM2.5 63 3.4 Giải pháp kỹ thuật để nâng cao chất lượng số liệu 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 79 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hệ thống thơng tin địa lý Hình 1.2: Các thành phần GIS Hình 1.4: Các nhóm chức GIS 12 Hình 1.5: Ảnh chụp khu vực Hải Phòng vệ tinh ENVISAT 17 Hình 1.6: Vệ tinh TERRA 22 Hình 1.7: Quỹ đạo bay vệ tinh TERRA 22 Hình 1.8: Dữ liệu ảnh vệ tinh thu nhận vào ngày 16/11/2002 23 Hình 1.9: Vệ tinh AQUA cảm biến 25 Hình 1.10: Quỹ đạo bay vệ tinh AQUA 25 Hình 2.1: Khu vực nghiên cứu 30 Hình 2.2: Nhà máy xi măng Tam Điệp gây ô nhiễm bụi nghiêm trọng 46 Hình 2.3: Khí thải từ phương tiện giao thơng thủ phạm gây ô nhiễm không khí 47 Hình 2.4: Gian bếp khói bụi thủ phạm gây chết cho hàng triệu phụ nữ trẻ em năm 48 Hình 2.5: Vị trí trạm quan trắc Thành phố Hịa Bình 49 Hình 3.1: Sơ đồ tóm tắt xác định hàm lượng bụi PM2.5 từ liệu vệ tinh MODIS 58 Hình 3.2: Thuật tốn chi tiết để tính tốn hàm lượng bụi PM2.5 mơ hình GEOSChem 59 Hình 3.3: Bản đồ nồng độ nhiễm bụi PM2.5 khu vực miền Bắc năm 2005 62 Hình 3.4: Bản đồ nồng độ nhiễm bụi PM2.5 khu vực miền Bắc năm 2010 62 Hình 3.5: Bản đồ nồng độ ô nhiễm bụi PM2.5 khu vực miền Bắc năm 2015 63 Hình 3.6: Vị trí mặt cắt nghiên cứu 64 Hình 3.7: Độ biến thiên nồng độ bụi PM2.5 mặt cắt thứ 64 Hình 3.8: Độ biến thiên nồng độ bụi PM2.5 mặt cắt thứ hai 65 v Hình 3.9: Công cụ histogram ARCGIS 67 Hình 3.10: Biểu đồ phân bố cấp ô nhiễm bụi PM2.5 năm 2005 67 Hình 3.11: Biểu đồ phân bố cấp ô nhiễm bụi PM2.5 năm 2010 68 Hình 3.12: Biểu đồ phân bố cấp ô nhiễm bụi PM2.5 năm 2015 69 Hình 3.13: Cơng cụ resample ARCGIS để tăng độ phân giải chất lượng ảnh 70 Hình 3.14: Công cụ resample ARCGIS để tăng độ phân giải chất lượng ảnh 71 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số thông số kênh phổ ảnh SPOT -1,-2,-3 18 Bảng 1.2: Một số thông số kênh phổ ảnh SPOT -4 18 Bảng 3.1: Dữ liệu đầu vào mơ hình 60 Bảng 3.2: Độ biến thiên nồng độ bụi PM2.5 mặt cắt thứ 65 Bảng 3.3: Độ biến thiên nồng độ bụi PM2.5 mặt cắt thứ hai 66 vii DANH MỤC VIẾT TẮT EPI : Environmental performance indicators – Chỉ số hiệu suất môi trường PM : Particulate matter – Chất dạng hạt GIS : RS : AOD : Geographic information system – Hệ thống thông tin địa lý Remote sensing information – Thông tin viễn thám Aerosol Optical Depth – Độ dày quang học sol khí viii Hình 3.14: Cơng cụ resample ARCGIS để tăng độ phân giải chất lượng ảnh Nhược điểm phương pháp tăng độ phân giải khơng gian lên nên nhiều ảnh hưởng, sai lệch so với kết ban đầu nên cần thêm thời gian để hiệu chỉnh, xử lý số liệu Một cách đơn giản sử dụng ảnh vệ tinh khác với độ phân giải cao SPOT5 chất lượng liệu tốt, kết có độ xác cao hơn, nhược điểm chi phí đắt đỏ 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Khu vực miền Bắc nhiều khu vực nước ta ngày bị nhiễm khơng khí nhiễm bụi mịn PM2.5 Do cơng tác giám sát dự báo ô nhiễm việc quan trọng, thu hút ý không nhà nghiên cứu mà cịn thơng tin cần thiết hữu ích cho nhà lãnh đạo người dân Đứng trước yêu cầu cấp bách này, luận văn lựa chọn phương pháp nghiên cứu mẻ hợp lý sử dụng liệu viễn thám quang học MODIS để giám sát ô nhiễm bụi mịn PM2.5 miền Bắc Việt Nam Các kết thu giải tốt nhiệm vụ đáp ứng trọn vẹn mục tiêu đặt ra, cụ thể kết mà luận văn đạt bao gồm: Luận văn tổng quan cách khái qt tình hình nhiễm khơng khí miền Bắc nước ta Một vài cơng trình tiêu biểu nghiên cứu giám sát bụi mịn PM2.5 sử dụng công nghệ viễn thám, nước giới trình bày phân tích đọng Từ giải thích lý sử dụng liệu viễn thám quang học nghiên cứu Xây dựng phương pháp thành lập đồ phân bố ô nhiễm bụi nhằm hỗ trợ công tác quan trắc mặt đất.Từ việc kế thừa thuật toán liệu viễn thám MODIS từ nghiên cứu uy tín, luận văn xây dựng đồ phân bố ô nhiễm bụi miền Bắc với độ xác cao Đánh giá trạng chất lượng mơi trường khơng khí qua năm khu vực miền Bắc qua hàm lượng bụi PM2.5 Về độ xác học viên khơng có q nhiều số liệu trạm quan trắc để so sánh với số liệu trạm quan trắc thành phố Hịa Bình, với sai số khơng q lớn số liệu hồn tồn sử dụng Cùng với theo kết phân tích, khu vực phía Tây Bắc Bộ có nồng độ nhiễm thấp phía Đơng Bắc Bộ khu vực phía Tây Bắc Bộ có mật độ dân số thấp q trình thị hóa diễn phía Đơng Bắc Bộ diễn mạnh kết hồn tồn hợp lý Cùng với mức độ ô nhiễm bụi qua năm ngày tăng cao đối chiếu với thơng tin nhiễm bụi miền Bắc từ năm qua nay, kết nghiên cứu có phần phản ánh thực trạng ô nhiễm 72 Kết trình bày thành đồ góc ảnh chưa mềm cịn thơ, ảnh hưởng đến kết việc cắt theo pixel ARCGIS Học viên tìm giải pháp nghiên cứu thêm ứng dụng để giảm thiểu sai số q trình giải đốn, xử lý ảnh Về mặt thực tiễn, kết luận văn nguồn tư liệu khảm khảo hữu ích cho nhà quản lý, cán để đưa biện pháp quản lý, quy hoạch người dân để kịp thời ứng phó với cố mơi trường.Về mặt ý nghĩa khoa học, luận văn phát triển phương pháp mới, đảm bảo tính nhanh chóng cập nhật công tác giám sát dự báo, phù hợp với quy mô khu vực nghiên cứu Đồng thời luận văn khẳng định khả dụng viễn thám quang học việc giám sát, theo dõi đánh giá thay đổi hàm lượng bụi PM2.5 môi trường khơng khí Để hồn thiện nâng cao khả ứng dụng kết nghiên cứu luận văn, vài kiến nghị học viên đề xuất sau: Đối với kết xây dựng đồ ô nhiễm bụi PM2.5 khu vực miền Bắc Việt Nam, cần có nghiên cứu sâu gắn liền với khu vực nghiên cứu tham số SALA, NH4, NIT… tham gia q trình tính tốn hàm lượng bụi PM2.5 theo công thức thực nghiệm (5) Việc xây dựng, áp dụng, điều chỉnh hệ số thực nghiệm tham số đảm bảo phù hợp thuật toán với đặc trưng vùng nghiên cứu từ đảm bảo tính khách quan kết Ảnh quang học bị ảnh hưởng phần khơng nhỏ thời tiết, khí hậu phụ thuộc nhiều vào lượng mặt trời, để hồn thiện công tác giám sát môi trường cần phải bổ sung thêm số liệu từ vệ tinh MODIS thiết bị khác ví dụ vệ tinh RADAR) Với tính ưu việt viễn thám đa phổ, đa thời gian tức thời diện rộng cần kết hợp nhiều số liệu loại vệ tinh khác để thu kết tốt Có thể tiến hành phân tích, nghiên cứu thêm nồng độ bụi PM2.5 theo mùa mùa mưa mùa khơ để nắm rõ xu hướng biến đổi theo mùa bụi mịn 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hoài (2016, Aug.) tienphong.vn [Online] HYPERLINK "Báo động ô nhiễm bụi Việt Nma" [2] Lương Chính Kế cộng sự, "Nghiên cứu xây dựng đồ nhiễm khơng khí khu vực Hà Nội Cẩm Phả ảnh Landsat SPOT" Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2010 [3] Nguyễn Thị Hoa, "Xây dựng hệ thống tích hợp thu thập xứ lý thơng tin không gian thực gần thời gian thực để theo dõi biến động bề mặt phục vụ nghiên cứu quản lý liên ngành tài nguyên môi trường thiên tai," Trường Đại học Công nghệ, Hà Nội, 2015 [4] Trần Thị Vân cộng sự, "Nghiên cứu khả phát ô nhiễm bụi khu vực đô thị công nghệ viễn thám nhằm hỗ trợ quan trắc môi trường khơng khí," Tạp chí Viện Mơi trường Tài nguyên- Đại học quốc Hồ Chí Minh , Feb 2012 [5] Engel - Cox JA et al, "Recommendations on the use of satellite remote - sensing data for urban air quality," Journal of Geophysical Research Atmospheres, vol 50, pp 61-80, 2004 [6] Mark Tulloch, Jonathan, "Applications of Satellite Remote Sensing to urban AirQuality Monitoring: Status and Potential Solutions to Canada," Journal of geophysical Research Atmospheres, vol 7, pp 51-72, 2005 [7] Kaufman et al, "Remote sensing of biomass burning in the tropics," Journal of Geophysical Research Atmospheres, vol 67, pp 112-130, 1990 [8] Retalis, "Study of atmospheric pollution in Large Cities with the use of satellite observations: development of an Atmospheric correction Algorithm Applied to Polluted Urban Areas," Departmant of Applied Physics, University of Athens, vol 3, pp 67-81, 1998 [9] Retalis et al, "Assessment of the distribution of aerosols in the area of Athens with the use of Landsat TM," International Journal of Remote Sensing , vol 20, pp 939-945, 1999 [10] Hadjimitsis et al, "Determination of aerosol optical thickness through the derivation of an atmospheric correction for short-wavelenghth Landsat TM and ASTER image data: an application to areas located in the vicinity of airports at 74 UK and Cyprus," Applied Geomatics Journal, vol 1, pp 31-40, 2009 [11] Hadjimitsis, D.G, "Description of a new method for retrieving the aerosol optical thickness from satellite remotely sensed imagery using the maximum contrast value principle and the darkest pixel approach," Transactions in GIS Journal, vol 12, pp 633-644, 2009 [12] Hadjimitsis et al, "Aerosol Optical Thckness (AOT) retrieval over land using satellite image-based algorithm, Air Quality," Atmosphere and Health- An International Journal, vol 2, pp 89-97, 2009 [13] Randall Martin Rokjin J.Park, "Estimating ground – level PM2.5 using aerosol optical depth determined from satellite remote sensing," Journal of geophysical Research Atmospheres, vol 7, pp 21-32, 2006 [14] Engel-Cox et al, "Recommendations on the use of satellite romote-sensing data for urban air quality," J.AirWaste Manage, vol 54, pp 1360-1371, 2004 [15] Engel - Cox JA et al, "Recommendations on the use of satellite remote - sensing data for urban air quality," Journal of Geophysical Research Atmospheres, vol 50, pp 61-80, 2004 [16] Enggel_Cox et al, "Qualitative and quantitative avaluation of MODIS satelite sensor data for regional and urban scale air quality, atmos," Environ, vol 38, pp 2495-2509, 2005 [17] Chu et al, "Global monitoring of air pollution over land from the Earth Observing System- Terra Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)," J Geophys, vol 108(D21), pp 1123-1126, 2003 [18] Liu et al, "Mapping annual mean ground-level PM2.5 concentrations using Multiangle Imaging Spectroradiometer aerosol optical thickness over the contiguous United States," J Geophys, vol 109, pp 120-139, 2004 [19] Heald et al, "Beyond Direct Radiative Forcing: The Case for Characterizing the Direct Radiative Effect of Aerosols," Atmos Chem Phys, vol 10, pp 5513-5527, 2014 [20] Bian et al, "Accurate simulation of stratospheric photolysis in global chemical models," J Atmos Chem, vol 41, pp 281-296, 2002 [21] Eastham et al, "Development and evaluation of the unified troposphericstratospheric chemistry extension (UCX) for the global chemistry-transport model 75 GEOS-Chem," Atmos Env, vol 89, pp 2234-2297, 2014 [22] R B Rood et al, "Multidimensional flux form semi-Lagrangian transport schemes," Mon Wea Rev, vol 124, pp 2046-2070, 1996 [23] Putnam et al , "Finite-volume transport on various cubed-sphere grids," J Comput Phys, vol 227, pp 55-78, 2007 [24] Wu, S, L.J Mickley, D.J Jacob, J.A Logan, and R.M Yantosca, " Why are there large differences between models in global budgets of tropospheric ozone?," J Geophys Res, vol 112, pp 45-53, 2007 [25] Liu, H., D.J Jacob, I Bey, and R.M Yantosca, " Constraints from 210Pb and 7Be on wet deposition and transporting a global threee-dimensional chemical tracer model driven by asimilated meteorological fields," J Geophys Res, vol 106, pp 109-128, 2001 [26] Amos, H M., D J Jacob, C D Holmes, J A Fisher, Q Wang, R M Yantosca, E S Corbitt, E Galarneau, A P Rutter, M S Gustin, A Steffen, J J Schauer, J A Graydon, V L St Louis, R W Talbot, E S Edgerton, Y Zhang, and E M Sunderland, "Gas-Particle Partitioning of Atmopsheric Hg(II) and Its Effect on Global Mercury Deposition," J Atmos Chem, vol 12, pp 591-603, 2012 [27] Wesely, M L, "Parameterization of surface resistance to gaseous dry deposition in regional-scale numerical models," Atmos Environ, vol 23, pp 1293-1304, 1989 [28] Keller et al, "HEMCO v1.0: A versatile, ESMF-compliant component for calculating emissions in atmospheric models," Geosci Model Devel, vol 7, pp 1409-1417, 2014 [29] Holmes et al, "Future methane, hydroxyl, and their uncertainties: key climate and emission parameters for future predictions," Atmos Chem Phys, vol 13, pp 285302, 2013 [30] Guenther rt al, "The Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature version 2.1 (MEGAN2.1): an extended and updated framework for modeling biogenic emissions," Geosci Model Dev, vol 5, pp 1471-1492, 2012 [31] Hu, L., D.B Millet, M Baasandorj, T.J Griffis, K.R Travis, C Tessum, J Marshall, W.F Reinhart, T Mikoviny, M Müller, A Wisthaler, M Graus, C Warneke, and J de Gouw, " Emissions of C6-C8 aromatic compounds in the 76 United States: Constraints from tall tower and aircraft measurements," J Geophys Res, vol 120, pp 826-842, 2015 [32] Fisher, J.A., D.J Jacob, Q Wang, R Bahreini, C.C Carouge, M.J Cubison, J.E Dibb, T Diehl, J.L Jimenez, E.M Leibensperger, M.B.J Meinders, H.O.T Pye, P.K Quinn, S Sharma, A van Donkelaar, and R.M Yantosca, "Sources, distribution, and acidity of sulfate-ammonium aerosol in the Arctic in winterspring," Atmos Environ, vol 45, pp 7301-7318, 2011 [33] Suntharalingam et al, "Improved quantification of Chinese carbon fluxes using CO2/CO correlations in Asian outflow," J Geophys Res, vol 109, pp 114-139, 2004 [34] Nassar, R, D.B.A Jones, P Suntharalingam, J.M Chen, R J Andres, K.J Wecht, R.M Yantosca, S.S Kulawik, K.W Bowman, J.R Worden, T Machida, and H Matsueda, "Modeling global atmospheric CO2 with improved emission inventories and CO2 production from the oxidation of other carbon species," GeoSci Model Develop, vol.3, pp 689-716, 2010 [35] Nassar, R., L Napier-Linton, K R Gurney, R J Andres, T Oda, F R Vogel, and F Deng, "Improving the temporal and spatial distribution of CO2 emissions from global fossil fuel emission data sets," J Geophys Res Atmos, vol 118, pp 917-933, 2013 [36] Wang et al, "Anested grid formation for chemical transport over Asia," Applications to CO, J.Geophys Res, vol 2, pp 117-121, 2004 [37] Wecht, K.J., D.J Jacob, C Frankenberg, Z Jiang, and D.R Blake, "Mapping of North America methane emissions with high spatial resolution by inversion of SCIAMACHY satellite data," J Geophys Res., vol 218, pp 313-327, 2014 [38] Bey I et al, "Asian chemical outflow to the Pacific: origins, pathways and budgets," J Geophys Res, vol 106, pp 197-234, 2001 [39] Fisher, J.A., D J Jacob, M T Purdy, M Kopacz, P Le Sager, C Carouge, C D Holmes, R M Yantosca, R L Batchelor, K Strong, G S Diskin, H E Fuelberg, J S Holloway, E J Hyer, W W McMillan, J Warner, D G Streets, Q Zhang, Y Wang, and S Wu, " Source attribution and interannual variability of Arctic pollution in spring constrained by aircraft (ARCTAS, ARCPAC) and satellite (AIRS) observations of carbon monoxide," Atmos Chem Phys., vol 10, pp 977-996, 2010 77 [40] Park et al, "Natural andtransboundary pollution influences on sulphate-nitrateammonium aerosols in the United States: Implications for policy," J Geophys Res, vol 109, pp 98-123, 2004 [41] Jacob, D J., "Heterogeneous chemistry and tropospheric ozone,Atmos," Environ, vol 34, pp 2131 -2159, 2000 [42] Martin et al, "Global and regional decreases in tropospheric oxidants fromphotochemical effects of aerosols," J Geophys Res, vol 34, pp 167-198, 2003 [43] Park et al, "Sources ofcarbonaceous aerosols over the United States and implications for naturalvisibility," J Geophys Res, vol 108, pp 4355-4599, 2003 [44] Cooke et al, "Construction of a 1° x 1°fossil fuel emission data set for carbonaceous aerosol and implementationand radiative impact in the ECHAM4 model," J Geophys Res, vol 104, pp 137-145, 1999 [45] T D Fairlie et al, "Impact of mineral dust on nitrate, sulfate, and ozone in transpacific Asian pollution plumes," J Geophys Res, vol 12, pp 123-145, 2010 78 PHỤ LỤC Bảng 1: Bảng thông số phổ ảnh vệ tinh MODIS Ứng dụng Ranh giới đất/mây/ Aerosols Thuộc tính đất/mây/Aerosols Màu sắc, thực vật phù du, sinh địa hóa biển Hơi nước khí Kênh phổ Bước sóng Độ phân giải (m) 620 – 670 nm 250 841 – 876 nm 250 459 – 479 nm 500 545 – 565 nm 500 1230 – 1250 nm 500 1628 – 1652 nm 500 2105 – 2155 nm 500 405 – 420 nm 1000 438 – 448 nm 1000 10 483 – 493 nm 1000 11 526 – 536 nm 1000 12 546 – 556 nm 1000 13 662 – 672 nm 1000 14 673 – 683 nm 1000 15 743 – 753 nm 1000 16 862 – 877 nm 1000 17 890 – 920 nm 1000 18 931 – 941 nm 1000 79 19 915 – 965 nm 1000 20 3.660 - 3.840 µm 1000 21 3.929 - 3.989 µm 1000 22 3.929 - 3.989 µm 1000 23 4.020 - 4.080 µm 1000 24 4.433 - 4.498 µm 1000 25 4.482 - 4.549 µm 1000 26 1.360 - 1.390 µm 1000 27 6.535 - 6.895 µm 1000 28 7.175 - 7.475 µm 1000 Tính chất mây 29 8.400 - 8.700 µm 1000 Ozone 30 9.580 - 9.880 µm 1000 31 10.780 - 11.280 µm 1000 32 11.770 - 12.270 µm 1000 33 13.185 - 13.485 µm 1000 34 13.485 - 13.785 µm 1000 35 13.785 - 14.085 µm 1000 36 14.085 - 14.385 µm 1000 Nhiệt độ bề mặt mây Nhiệt độ khí Mây li ti Hơi nước Nhiệt độ bề mặt mây Nhiệt độ đỉnh đám mây (Nguồn: MODIS Website) 80 Bảng 2: Các thông số tính kỹ thuật vệ tinh ENVISAT Các thơng số Thuộc tính kỹ thuật Quỹ đạo 790 ± 10 km Loại quỹ đạo Đồng mặt trời Thời gian quay quanh quỹ đạo 101 phút Thời gian lặp quỹ đạo 35 ngày Thời gian qua xích đạo 10:30 Hướng bay Bắc - Nam Kích thước 26 m x 10 m x m Trọng lượng 8211 kg 81 Bảng 3: Thuộc tính phổ ảnh MERIS Kênh Bước sóng Độ rộng dải phổ phổ trung (nm) 412.5 10 442.5 10 Chất diệp lục hấp thụ mạnh 490 10 Chất diệp lục sắc tố khác 510 10 Chất cặn lửng 560 10 Diệp lục hấp thụ thấp 620 10 Chất cặn lửng 665 10 Chất diệp lục hấp thụ 681.25 7.5 Chất diệp lục phát huỳnh quang mạnh 705.75 10 Hiệu chỉnh khí 10 753.75 7.5 Thực vật mây 11 760.625 3.75 Ô xy hấp thụ 12 778.75 15 Tham chiếu tới thực vật, nước 13 865 20 Hiệu chỉnh khí 14 885 10 Tham chiếu đến thực vật, nước 15 900 10 Hơi nước, đất Ứng dụng Xác định hàm lượng chất màu vàng chất lơ lửng 82 Bảng 4: So sánh thuộc tính kỹ thuật ảnh MERIS MODIS Các số so sánh MERIS MODIS Vệ tinh ENVISAT TERRA, AQUA Độ cao bay chụp 790 km 705 km Kiểu quỹ đạo Cực, đồng mặt trời Cực, đồng mặt trời Sở hữu EU Hoa kỳ, Nhật Bản, Canada Thời gian lưu hành thiết kế năm năm Thời gian phóng 2002 1999, 2002 Tốc độ truyền liệu 12,5 Mb/s 6.1 Mb/s Đầu thu MERIS MODIS Trường nhìn 680 1100 Kiểu quét ảnh Quét tuyến tính Số kênh phổ 15 36 Độ phủ trùm dải phổ 400 đến 1050 nm 400 đến 14400 nm Độ rộng dải phổ trung bình 10 nm 20 nm Độ rộng dải phổ không gian 300m, 1000 m 250 m, 500 m, 1000 m Khả chụp lặp ngày đến ngày Độ rộng dải quét 1165 km 2330 km 83 Lai quang tuyến tính Bảng 5: Dân số mật độ dân số tỉnh đồng sông Hồng Dân Sổ Trung Bình Diện Tích Mật Độ Dân Sổ (Nghìn Ngưịi) (Km2) (Người/Km2) CẢ NƯỚC 87840,0 330957,6 265 Đông sông Hông 19999,3 21068,1 949 Hà Nội 6699,6 3328,9 2013 Vĩnh Phúc 1014,6 1236,5 821 Bắc Ninh 1060,3 822,7 1289 Quảng Ninh 1163,7 6102,4 191 Hải Dương 1718,9 1050,0 1038 Hải Phòng 1878,5 1523,4 1233 Hưng Yên 1150,4 926,0 1242 Thái Bình 1786,0 1570,0 1138 Hà Nam 786,9 860,5 914 Nam Định 1833,5 1651,4 1110 Ninh Bình 906,9 84 1390,3 652 Nguồn : Tổng cục Thống kê 2011 Bảng 6: Một số tiêu phát triển dân cư, xã hội Đồng sông Hồng năm Chỉ Tiêu Đông Bằng Sông Cả Nước Hồng Tỷ lệ tăng tự nhiên dân số theo địa 9,2 9,7 3.292,3 3.457,8 Tỷ lệ dân thành thị (%) 30,9 30,6 Tỷ lệ thất nghiệp (%) 1,99 2,22 Tỷ lệ thiếu việc làm (%) 3,19 2,96 Tỷ lệ hộ nghèo (%) 7,1 12,6 phương (%) Thu nhập bình quân đầu người (nghìn đồng) Nguồn : Tổng Cục Thống Kê 2011 85 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN ĐĂNG HÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ ẢNH VỆ TINH MODIS ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG BỤI PM2.5 TRONG... trọng, từ chủ động cơng tác ứng phó cố nhiễm mơi trường Do đó, việc thực đề tài nghiên cứu ? ?Ứng dụng công nghệ GIS ảnh vệ tinh MODIS để đánh giá thay đổi hàm lượng bụi PM2.5 mơi trường khơng khí... PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hằng với đề tài nghiên cứu luận văn: ? ?Ứng dụng công nghệ GIS ảnh vệ tinh MODIS để đánh giá thay đổi hàm lượng bụi PM2.5 mơi trường khơng khí miền Bắc Việt Nam” Đây đề tài