Viễn thám độ dày quang học mô phỏng phân bố bụi pm10 khu vực nội thành thành phố hồ chí minh

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 Viễn thám độ dày quang học mô phân bố bụi PM10 khu vực nội thành Thành phố Hồ Chí Minh Trần Thị Vân1,*, Nguyễn Phú Khánh2, Hà Dương Xuân Bảo1 Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP HCM Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TPHCM Nhận ngày 27 tháng năm 2014 Chỉnh sửa ngày 24 tháng năm 2014; Chấp nhận đăng ngày 10 tháng năm 2014 Tóm tắt: Ơ nhiễm khơng khí vấn đề môi trường ý quan tâm nay, đặc biệt khu đô thị Các mô hình tốn học phương pháp nội suy sử dụng rộng rãi xây dựng đồ ô nhiễm khơng khí Tuy nhiên, phương pháp bị hạn chế số lượng liệu mặt đất, đồng thời phụ thuộc nhiều vào yếu tố khí tượng mặt đệm, đòi hỏi liệu đầu vào phức tạp Đề tài tiếp cận theo hướng công nghệ viễn thám để giám sát thành phần bụi PM10 từ ảnh vệ tinh Landsat Phương pháp thực đề tài thể qua quy trình xử lý ảnh vệ tinh, tính tốn giá trị độ dày quang học sol khí (AOT) ảnh Sau thực phân tích tương quan, hồi quy giá trị AOT tính tốn ảnh nồng độ PM10 đo trạm quan trắc mặt đất để tìm hàm hồi quy tốt nhất, cuối tính tốn phân bố nồng độ PM10 ảnh Kết cho thấy có tương quan tốt hàm hồi quy phi tuyến dạng đa thức bậc Phân bố nồng độ PM10 cao phát điểm giao lộ trục lộ giao thông, khu công nghiệp khu vực có cơng trình xây dựng Nghiên cứu bước đầu thử nghiệm chứng minh phương pháp viễn thám xem cơng cụ hữu ích, kinh tế hỗ trợ giám sát môi trường không khí thành phố Từ khóa: Độ dày quang học AOT, nhiễm khơng khí, PM10, viễn thám Mở đầu* NOx, PM10… ngày đe dọa đến sức khỏe người Xã hội ngày phát triển, cơng nghiệp hóa - đại hóa diễn mạnh mẽ, nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất mọc lên, hệ vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung nhiễm khơng khí nói riêng ngày nghiêm trọng nước ta Sự gia tăng mức nồng độ chất thải khơng khí CO2, SOx, Ở Việt Nam, có nhiều nghiên cứu thực lĩnh vực nhiễm khơng khí đánh giá tình hình nhiễm khơng khí cho thị lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM), Đà Nẵng, Cần Thơ… Các nghiên cứu tập trung vào phân tích thống kê từ nguồn số đo khí tượng nhiễm khơng khí quan sát trạm mặt đất Dựa vào số đo phân bố không gian, chất ô nhiễm _ * Tác giả liên hệ ĐT.: 84-919188485 Email: vanbaokt@yahoo.com 52 T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 khơng khí ước tính thể qua mơ hình tốn phát tán phương pháp nội suy Độ xác phương pháp phụ thuộc lớn vào số lượng vị trí trạm quan trắc Số lượng trạm đo dày đặc kết xác Tuy nhiên, chi phí cho việc xây dựng trạm quan trắc đắt nên điều không khả thi Và khu vực thị có độ nhám gồ ghề độ cao cơng trình nên phương pháp nội suy không phản ánh thực tế Trong đó, ảnh vệ tinh cho biết thơng tin toàn khu vực nghiên cứu theo cấu trúc mạng lưới liên tục pixel kề Mỗi pixel ví trạm quan trắc, số điểm từ ảnh vệ tinh dày đặc nhiều so với trạm đo mặt đất Kết phân tích ảnh vệ tinh cho giá trị ô nhiễm thể pixel tùy thuộc vào độ phân giải ảnh toàn vùng đồng thời vào thời điểm quan sát, mà với điều kiện khả thiết bị trạm đo mặt đất đạt [1] Trên giới, có nghiên cứu xác định độ dày quang học sol khí (AOT Aerosol Optical Thickness) từ ảnh vệ tinh Landsat TM/ETM+, ASTER, SPOT, ALOS, IRS, MODIS… Kaufman cộng (1990) [2] phát triển thuật toán xác định AOT theo khác biệt thành phần xạ hướng lên, ghi nhận vệ tinh, ngày trời rõ (không ô nhiễm) ngày mù sương (có nhiễm) Phương pháp giả định phản xạ bề mặt ngày rõ ngày mù sương không thay đổi Retalis (1998) [3] Retalis cộng (1999) [4] chứng minh việc đánh giá nhiễm khơng khí Athens đạt cách sử dụng kênh Landsat TM tính tương quan AOT với 53 chất nhiễm khơng khí thu thập Hadjimitsis Clayton (2009) [5] phát triển phương pháp kết hợp nguyên lý Trừ đối tượng đen (DOS - Darkest Object Subtraction) phương trình truyền xạ để tính giá trị AOT cho kênh Landsat TM Phương pháp xem xét giá trị phản xạ thực đối tượng đen thu thập thực địa thông số khí hàm số pha tán xạ đơn sol khí, albedo tán xạ đơn hấp thụ nước Hadjimitsis (2009a) [6] sử dụng phương pháp để xác định AOT thông qua việc sử dụng hiệu chỉnh khí pixel tối khu vực sân bay London Heathrow Anh khu vực sân bay Pafos Síp Hadjimitsis (2009b) [7] phát triển phương pháp xác định AOT thông qua việc áp dụng công cụ tương phản (giá trị tương phản cực đại), tính tốn truyền xạ “dấu vết” pixel tối thích hợp cho ảnh Landsat, SPOT ảnh độ phân giải cao IKONOS Quickbird Bài báo trình bày kết nghiên cứu khả phát thành phần bụi PM10 khơng khí từ công nghệ viễn thám khu vực đô thị, dựa tương quan, hồi quy giá trị AOT tính tốn ảnh số đo mặt đất từ trạm quan trắc Qua thành lập đồ phân bố ô nhiễm bụi nhằm hỗ trợ công tác quan trắc mặt đất Khu vực áp dụng nội thành TP HCM Hiện trạng công tác quan trắc mơi trường khơng khí TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh thị có mật độ dân số cao tốc độ thị hóa nhanh Các hoạt động công nghiệp, giao thông nhân sinh gây tình trạng nhiễm mơi trường đất, nước 54 T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 khơng khí ngày đáng báo động, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dân suất lao động Đây trường hợp điển hình thích hợp cho nghiên cứu Tuy nhiên, trạm quan trắc mặt đất tập trung khu vực giữa, nghiên cứu giới hạn phần phía Bắc, tập trung phân tích khu giữa, bao gồm 13 quận nội thành, quận huyện Bình Chánh, Hóc Mơn Giai đoạn 2000-2002, TP HCM thiết lập trạm quan trắc chất lượng không khí tự động vào hoạt động từ năm 2003 Nhưng vài năm đầu sau lắp đặt hệ thống trạm khơng cịn hoạt động thường xun thiếu cơng tác tu, số đo khơng cịn liên tục, tiêu quan trắc không đầy đủ, cụ thể đến năm 2009, cịn trạm quan trắc có số đo tiêu PM10 trạm Thảo Cầm Viên Bên cạnh đó, TPHCM có mạng lưới điểm đo từ trạm quan trắc chất lượng khơng khí bán tự động với điểm quan trắc lần/ngày, thu mẫu 10 ngày tháng Hiện nay, việc phản ánh tình hình chất lượng mơi trường khơng khí tồn thành phố hầu hết dựa vào số đo quan trắc từ trạm bán tự động Số đo từ trạm mặt đất có ưu điểm đo liên tục nhiều lần ngày, nhiên chúng có hạn chế phản ảnh phân bố không gian cho tồn khu vực khơng xác [1] Phương pháp nghiên cứu Các cảm biến vệ tinh viễn thám quang học ghi nhận thông tin mặt đất từ giá trị xạ nguồn Mặt trời qua lớp khí dày lần Sự biến đổi lượng xạ mặt trời khí tán xạ hấp thụ sóng điện từ thành phần khí hạt lơ lửng Tán xạ khí gây nên tượng sương mù ảnh viễn thám, làm giảm độ tương phản độ sắc nét hình ảnh Quá trình diễn dải phổ nhìn thấy đến cận hồng ngoại Vì vậy, ảnh viễn thám dải phổ sử dụng, kiểm nghiệm, để tìm mối quan hệ với hạt lơ lửng kích thước ≤ 10µm hay cịn gọi PM10 Khi sử dụng kỹ thuật viễn thám liệu mặt đất để lập đồ phân bố PM10 khu đô thị, điều quan trọng lựa chọn phương pháp phát PM10 Phương pháp phát triển Sifakis Deschamps (1992) [8], cần xác định độ dày quang học sol khí AOT từ ảnh vệ tinh Độ dày quang học (OT – Optical thickness) thước đo truyền xạ (transmittance) cột khơng khí theo chiều thẳng đứng đơn vị diện tích mặt cắt ngang Độ truyền xạ quan hệ ngược với OT khí OT lớn nghĩa truyền xạ qua khí Độ truyền xạ khí có giá trị từ đến 1, tương ứng với bầu khơng khí hồn tồn mờ đục tương ứng với bầu khơng khí hồn toàn suốt OT kết hiệu ứng kết hợp tán xạ hấp thụ theo chiều thẳng đứng, gây chủ yếu sol khí phân tử khơng khí OT sol khí tạo gọi AOT Phân tích hồi quy sử dụng đề tài nhằm nghiên cứu mối quan hệ nồng độ PM10 đo trực tiếp trạm quan trắc mặt đất tự động với giá trị AOT tính tốn ảnh viễn thám nhằm tìm hàm hồi quy tốt để nội suy tính tốn, mơ phân bố khơng gian nồng độ PM10 khu vực nghiên cứu Sơ đồ quy trình nghiên cứu thể hình T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 Ảnh viễn thám ngày (21/2/1996) Ảnh viễn thám ngày nhiễm (16/2/2003) Hiệu chỉnh hình học Hiệu chỉnh hình học Hiệu chỉnh xạ (DN Phản xạ) Hiệu chỉnh xạ (DN Phản xạ) 55 Số đo trạm mặt đất nồng độ PM10 Các thuật toán biến đổi Tính AOT (phản xạ AOT) Phân tích thống kê nồng độ PM10 với kênh ảnh Các hàm hồi quy PM10 Hàm hồi quy tốt Bản đồ nồng độ PM10 Hình Quy trình xây dựng đồ phân bố nồng độ bụi PM10 3.1 Chuyển đổi giá trị DN sang giá trị phản xạ ρλ = πBλ d Eλ cos( z ) (1) Trong đó, ρλ: giá trị phản xạ vệ tinh bước sóng λ, khơng có đơn vị; d: khoảng cách Trái đất Mặt trời, theo đơn vị thiên văn; Eλ: độ chiếu sáng khí tầng từ Mặt trời trung bình (W.m-2 µm-1); z: góc thiên đỉnh Mặt trời (z= radians(90o – góc độ cao Mặt trời) 3.2 Xác định AOT Giá trị AOT xác định theo công thức [8]: = - = ln[ ] (2) 56 T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 Trong đó, ∆τ độ dày quang học sol khí AOT, OT ngày sạch; OT ngày ô nhiễm; Độ lệch chuẩn phản xạ Độ lệch chuẩn phản xạ ngày sạch; ngày ô nhiễm Với OT ngày xỉ khơng có có thành phần nhiễm, = cơng thức trở thành: = Hay = ln[ ] (3) = ln[ ] cịn lại thành phần AOT ảnh ngày nhiễm 3.3 Phân tích tương quan hồi quy Dữ liệu viễn thám sử dụng cho nghiên cứu ảnh viễn thám vệ tinh Landsat/ETM+ ngày thu nhận 21/2/1996 16/2/2003 chụp vào lúc 10h sáng khu vực nghiên cứu (hình 2) Đây nguồn ảnh phép sử dụng miễn phí từ tổ chức USGS – Cục Khảo sát Địa chất Mỹ Khả có ảnh tùy theo trạng kho lưu trữ độ mây mù che phủ ảnh Đồng thời, theo Kaufman et al (1990) [2] thông tin (a) 21/2/1996 ảnh vệ tinh cho biết ngày không ô nhiễm (ngày sạch) ngày trời rõ ngày có nhiễm ngày mù sương Để thử nghiệm nghiên cứu, nhóm tác giả chọn lựa ảnh với lý do: (1) Năm 1996 thời gian phát triển công nghiệp chưa mạnh, hoạt động giao thơng cơng trình xây dựng chưa nhiều, tình hình nhiễm khơng khí TP HCM chưa đáng báo động ngày không ô nhiễm dễ xác định; (2) Năm 2003 năm thứ hai sau lắp đặt trạm quan trắc tự động mặt đất vào hoạt động ổn định Qua khảo sát chuỗi số liệu từ năm 2002 đến 2011, nhóm tác giả nhận thấy năm 2003 có số đo tương đối tốt, năm sau đó, số đo liên tục không ghi nhận đầy đủ thiết bị thiếu cơng tác bảo trì bị hư hỏng Từ đó, nhóm tác giả định chọn ảnh ngày 21/2/1996 dùng ảnh ngày điều kiện ảnh tốt, không sương mù ảnh thứ hai chụp ngày 16/2/2003 thời gian có số đo PM10 đồng thời mặt đất với giá trị ô nhiễm quan sát trạm tự động (Bảng 1) (b) 16/2/2003 Hình Ảnh vệ tinh Landsat/ETM+ khu vực nghiên cứu T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 57 Bảng Tập số liệu dùng để tính tương quan Tên trạm DOSTE Tân Sơn Hịa Bình Chánh Quận Thống Nhất Zoo PM10 (µm/m3) 191.9 104.6 86.4 10.2 41.3 39.5 Độ dày quang học (AOT) Kênh Kênh (λ=0,45-0,515 (λ=0,525-0,605 µm) µm) 3,367427 2,952554 1,253478 1,146378 2,367428 2,396250 Nhiễu Nhiễu 1,813138 1,299338 1,464338 1,748428 Giá trị AOT tính tốn cho kênh ảnh ngày 16/2/2003 Sau đó, điểm có trạm đo tự động mặt đất, nồng độ PM10 đo đồng thời vào lúc 10h tất trạm trích xuất để tính tương quan Trạm đo tự động mặt đất TPHCM có trạm, nhiên số đo liên tục không ghi nhận đầy đủ Qua khảo sát chuỗi số liệu đo vào ngày thu ảnh vệ tinh 16/2/2003, nhóm nghiên cứu phát trạm có số đo vào lúc 10h (bảng 1) Việc tính tương quan nghiên cứu nhằm tìm hàm hồi quy tốt cho q trình tính tốn biểu diễn phân bố nồng độ bụi PM10 ảnh vệ tinh Số đo ảnh vệ tinh giá trị AOT tính tương quan với số đo nồng độ bụi quan trắc mặt đất Giá trị AOT ảnh xem biến độc lập (x), nồng độ bụi PM10 thực đo biến phụ thuộc (y) phân tích hồi quy để tìm hệ số thực nghiệm Phần mềm MS Excel sử dụng cho q trình tính tốn phân tích tương quan hồi quy Đồ thị điểm sử dụng để biểu diễn mối liên hệ nồng độ bụi PM10 giá trị phản xạ phổ kênh ảnh Q trình tính tốn thử nghiệm bao gồm trường hợp tuyến tính phi tuyến Các hình 3a, 3b, 3c, 3d kết tìm kiếm tương quan để tìm hàm hồi quy phù hợp kênh ảnh Tính tốn hàm hồi quy Kênh (λ=0,63-0,69 µm) 2,506986 1,586168 2,483363 Nhiễu Nhiễu 1,653118 Kênh (λ=0,75-0,90 µm) 1,966618 Nhiễu 3,020971 1,050158 2,267648 1,869708 tuyến tính phi tuyến sử dụng tập số liệu mẫu Trong dạng hàm khảo sát cho thấy hàm đa thức bậc có hệ số độ chặt R2 tốt (R2=0,94) (bảng 2) Thử hàm hồi quy đa thức bậc cho kênh ảnh từ dải sóng xanh lam đến dải sóng cận hồng ngoại, ta tìm thấy trường hợp kênh thuộc dải sóng xanh lam kênh thuộc dải sóng xanh lục có hàm hồi quy đa thức bậc với hệ số tương quan độ chặt cao (bảng 3) Trong hàm hồi quy giá trị PM10 với AOT kênh tốt (R=0,97 R2=0,94), kênh (R=0,89 R2=0,94) Ở kênh (thuộc dải sóng đỏ) có đến vị trí tương ứng trạm có giá trị AOT bị nhiễu khơng tìm giá trị, số mẫu để tính tốn hàm hồi quy (chỉ điểm) nên khơng tìm hàm tương quan phù hợp Trường hợp kênh (thuộc dải sóng cận hồng ngoại), giá trị nồng độ PM10 đo trạm quan trắc mặt đất giá trị AOT tính tốn ảnh có tương quan khơng đạt với hàm hồi quy tuyến tính phi tuyến (hình 3) Qua kết trên, nghiên cứu chọn hàm hồi quy đa thức bậc nồng độ PM10 trạm đo mặt đất với AOT Kênh để ước tính phân bố nồng độ PM10 cho khu vực nội thành thành phố Hồ Chí Minh Đặt giá trị nồng độ PM10 y, giá trị AOT x, hàm hồi quy kết có dạng sau: y = 117,2x2 – 420,3x + 413,6 (4) 58 T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 Bảng Các dạng hàm hồi quy khảo sát cho trường hợp kênh dải sóng xanh lục Bảng Hàm hồi quy đa thức bậc hệ số R, R2 kênh ảnh Dạng hàm hồi quy R2 Kênh Hàm hồi quy R R2 y = 56,93x – 15,91 0,48 y = 66,61x2 – 253,3x + 293.9 0,94 0,89 y = 117,2x – 420,3x + 413,6 0,94 y = 27,31e0.547x 0,39 y = 117,2x2 – 420,3x + 413,6 0,97 0,94 y = 94,49ln(x) + 37.67 0,37 y = 46,15x0.893 0,29 y = 1625x2 - 6606.x + 6506 0,88 0,77 y = 80,37x2 – 412,9x + 597,1 0,19 0,04 (a) Kênh (b) Kênh (c) Kênh (d) Kênh Hình Các đường biểu diễn hàm hồi quy đa thức bậc thể tương quan nồng độ PM10 với AOT kênh ảnh T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 59 Bảng Nồng độ PM10 tính tốn thực đo trạm quan trắc Tên trạm DOSTE Tân Sơn Hịa Bình Chánh Thống Nhất Thảo Cầm Viên Sai số RMSE Nồng độ PM10 tính tốn /m3) ( 195 86 80 65,5 37 13,92 3.4 Đánh giá sai số tính nồng độ bụi từ ảnh vệ tinh Sai số trung bình tồn phương (RMSE) tính tốn cho nồng độ bụi PM10 đo trạm quan trắc so với nồng độ bụi PM10 tính tốn ảnh vệ tinh để chứng minh tính hiệu phương pháp RMSE = (5) Trong đó: N: số mẫu lấy; : giá trị PM10 tính tốn ảnh; : giá trị đo trạm quan trắc tự động Bảng thể kết tính sai số, với sai số tuyệt đối độ chênh nồng độ PM10 trạm quan trắc thực tế nồng độ PM10 tương ứng tính tốn ảnh vệ tinh Landsat Sai số trung bình tồn phương RMSE xác định theo công thức (5) với số mẫu N trạm quan trắc Kết thảo luận Bản đồ phân bố không gian nồng độ bụi PM10 theo ảnh Landsat ngày 16/2/2003 thành lập cho khu vực TPHCM (hình 4) Đây ảnh thể mơi trường khơng khí vào lúc 10h sáng phương tiện giao thông nhà máy vào hoạt động, xe tải phép lưu thông khu vực nội thành Nồng độ PM10 thực đo ( /m3) 191,9 104,6 86,4 41,3 39,5 Sai số tuyệt đối 3,1 18,6 6,4 24,2 2,5 Kết đồ cho thấy phân bố đường đồng mức giá trị PM10 có hình dạng cục phát tán nhiều hướng Điều giải thích sau: Các q trình phát tán chất lơ lửng khơng khí cịn chịu tác động gió, khu vực nội thành có độ nhám lớn có nhiều tịa nhà san sát với độ cao khác nhau, gió thịnh hành theo mùa không tác động nhiều khu vực nội thành, mà có “gió quẩn” Đặc điểm gió thổi theo nhiều hướng tác động luồng di chuyển phương tiện giao thông trình thải nhiệt từ hoạt động nhân sinh Nhìn chung tồn khu vực vùng có giá trị PM10 cao phân bố tập trung điểm giao lộ nội thành, trục lộ giao thông, khu cơng nghiệp khu vực dân cư có cơng trình xây dựng, cụ thể như: Ngã tư Thủ Đức, Giao lộ Tỉnh lộ 10 với Quốc lộ 1A, Giao Lộ Trường Chinh Quốc lộ 22, Giao lộ Phan Huy Ích với Quang Trung, Giao lộ Đặng Thúc Vinh với Lê Văn Khương, Giao lộ Âu Cơ với Lạc Long Quân, Giao lộ Xa Lộ Hà Nội với Mai Hữu Thọ, Vòng xoay Phú Lâm, Hòa Bình (Đoạn ngang cơng viên văn hóa Đầm Sen), Nhà máy Xi măng Hà Tiên, KCX Linh Trung, KCX Tân Thuận, Khu vực Trung Tâm Văn Hóa Gị Vấp thể hình Các khu vực có giá trị PM10 thấp (nhỏ 100µg/m3) phân bố vùng đất nông nghiệp xa trục lộ giao thông, vùng có mật độ xanh cao, ví dụ : Các khu vực thuộc phía Tây, Tây-Bắc Bình Chánh; Phía Tây 60 T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 huyện Hóc Mơn giáp với Long An; Phía Đơng, Đơng Nam Quận 9; Khu vực Quận 12, huyện Nhà Bè,… Trên kết từ xử lý ảnh viễn thám, hình ảnh phản ánh thực phân bố ô nhiễm bề mặt vào ngày thu nhận ảnh Do đề tài khơng có số liệu hướng gió nên chưa có điều kiện kiểm chứng kết Tuy nhiên, ảnh vệ tinh phản ánh trung thực trạng khu vực, bên cạnh phương pháp viễn thám xây dựng dựa sở khoa học trình vật lý Vì vậy, điều kiện khơng thể xây dựng trạm quan trắc mặt đất dày đặc (vì lý kinh phí đầu tư) kết mô trạng bụi PM10 từ phương pháp viễn thám giúp cho ta biết phân bố chúng tồn khu vực, hỗ trợ cơng tác quản lý môi trường hiệu kinh tế Hình Phân bố nồng độ bụi PM10 nội thành TPHCM ngày 16/2/2003 Âu Cơ giao Lạc Long Quân Ngã ba Cát Lái T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 61 Tỉnh Lộ 10 giao Quốc lộ 1A Ngã tư Thủ Đức Trường Chinh giao Quốc Lộ 22 KCX Tân Thuận Hình Một số vị trí có nồng độ PM10 đạt 300µg/m3 Kết luận Kết nghiên cứu chứng minh việc ứng dụng công nghệ viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp số đo mẫu quan trắc mặt đất cho kết mô phân bố không gian nồng độ bụi PM10 Phương pháp viễn thám cung cấp cho ta nhìn tổng quan phân bố nồng độ ô nhiễm khu vực rộng lớn Trong điều kiện trạm quan trắc tự động thường xun khơng cịn hoạt động, việc đánh giá tình hình nhiễm bụi TPHCM dựa vào điểm đo bán thường xuyên với có điểm, khó biết tình hình ô nhiễm nơi toàn thành phố Đồng thời với việc đầu tư cho trạm quan trắc tự động tốn kém, với ưu điểm ảnh vệ tinh, chụp ảnh toàn khu vực, với phương pháp xử lý tính tốn kiểm nghiệm giới nhiều năm qua, phương pháp nghiên cứu bổ sung vào phương pháp quan trắc để góp phần đánh giá tình hình nhiễm bụi cho TPHCM Tuy nhiên, hạn chế nguồn ảnh Landsat chu kỳ lặp chụp ảnh vị trí 16 ngày Qua nghiên cứu biết thêm thông tin khả loại ảnh MODIS giám sát nhiễm khơng khí với vịng chu kỳ lặp chụp ảnh ngày, điều thuận tiện cho việc quan trắc thường xuyên ngày, hỗ trợ tốt cho quan trắc mặt đất, mặt phân bố không gian Tài liệu tham khảo [1] Trần Thị Vân, Trịnh Thị Bình, Hà Dương Xuân Bảo - Nghiên cứu ứng dụng viễn thám giám sát chất lượng khơng khí (thành phần bụi) khu vực thị, thử nghiệm cho thành phố Hồ Chí Minh, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Quốc gia TPHCM, (2013) [2] Kaufman, Y.J., Fraser, R.S., Ferrare, R.A Satellite measurements of large-scale air pollution: methods, Journal of Geophysics Research 95, pp 9895-9909, 1990 62 T.T Vân nnk /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 30, Số (2014) 52-62 [3] Retalis, A, Study of atmospheric pollution in Large Cities with the use of satellite observations: development of an Atmospheric correction Algorithm Applied to Polluted Urban Areas, PhD Thesis, Department of Applied Physics, University of Athens, 1998 [4] Retalis, A., Cartalis, C., Athanasiou, E Assessment of the distribution of aerosols in the area of Athens with the use of Landsat TM, International Journal of Remote Sensing 20, pp 939-945, 1999 [5] Hadjimitsis, D.G., Clayton, C.R.I Determination of aerosol optical thickness through the derivation of an atmospheric correction for short-wavelength Landsat TM and ASTER image data: an application to areas located in the vicinity of airports at UK and Cyprus Applied Geomatics Journal 1, pp 3140, 2009 [6] Hadjimitsis, D.G, Aerosol Optical Thickness (AOT) retrieval over land using satellite imagebased algorithm, Air Quality, Atmosphere & Health- An International Journal, (2), pp 8997 DOI 10.1007/s11869-009-0036-0, 2009a [7] 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 12 (5), 633-644, 2009b [8] Sifakis, N and P Y Deschamps - Mapping of air pollution using SPOT satellite data Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, LVIII: 1433 -1437, 1992 Remotely Sensed Aerosol Optical Thickness Determination to Simulate PM10 Distribution over Urban Area of Ho Chi Minh City Trần Thị Vân1, Nguyễn Phú Khánh2, Hà Dương Xuân Bảo1 University of Technology, Vietnam National University Ho Chi Minh City University of Sciences, Vietnam National University Ho Chi Minh City Abstract: Air pollution is one of the environmental problems which is now being concerned especially in urban areas The mathematical model and the interpolation methods are widely used in building air pollution map However, these methods are limited by the amount of ground data, depending on the factors such as meteorological parameters and surface, as well as complicated input data This topic was approached by remote sensing technology to monitor PM10 from Landsat satellite imagery The core method is to process satellite image and caculate aerosol optical thickness (AOT) in the image Then to peform analysing the correlation and regression between calculated AOT values on the image and PM10 measured at ground stations to find out the best regression function Finally, the spatial distribution of PM10 was calculated for the whole area The results indicated that the best correlation was shown in nonlinear regression function in form of second order polynomials The distribution of high PM10 concentrations was discovered on intersection points and highway traffic, industrial zones and constructed areas This research is primary experiment, proving that remote sensing method can be an useful, economic tool, supporting monitoring air quality in the cities Keywords: Aerosol optical thickness (AOT), air pollution, PM10, remote sensing  ... trắc Qua thành lập đồ phân bố ô nhiễm bụi nhằm hỗ trợ công tác quan trắc mặt đất Khu vực áp dụng nội thành TP HCM Hiện trạng công tác quan trắc môi trường khơng khí TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh thị... trạng bụi PM10 từ phương pháp viễn thám giúp cho ta biết phân bố chúng tồn khu vực, hỗ trợ cơng tác quản lý môi trường hiệu kinh tế Hình Phân bố nồng độ bụi PM10 nội thành TPHCM ngày 16/2/2003 Âu... hàm hồi quy tuyến tính phi tuyến (hình 3) Qua kết trên, nghiên cứu chọn hàm hồi quy đa thức bậc nồng độ PM10 trạm đo mặt đất với AOT Kênh để ước tính phân bố nồng độ PM10 cho khu vực nội thành thành