CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨỤ
2.7. xuất mô hình, quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước sử dụng
Priestley - Taylor
2.7.1. Đề xuất mô hình ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủkhu vực Tây Bắc Việt Nam khu vực Tây Bắc Việt Nam
Mỗi mô hình ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ khác nhau có những ưu nhược điểm khác nhau tùy thuộc vào điều kiện địa hình, khí hậu, chênh cao địa hình và thực tế bề mặt lớp phủ của các khu vực đó, phụ thuộc vào trang thiết bị, trình độ khoa học công nghệ và yêu cầu các tham số đầu vào của các mô hình đó.
Khu vực Tây Bắc Việt Nam với điều kiện địa hình khí hậu đặc trưng như địa hình chia cắt mạnh, chênh cao lớn, nhiều tiểu vùng khí hậu, hệ thống sông suối, diện tích mặt nước lớn và đặc biệt bề mặt lớp phủ với nhiều trạng thái cây trồng khác nhau, không thuần loàị Ngoài ra dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 với độ phân giải không gian,
thời gian phù hợp, có thể tính toán các tham số phục vụ ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước thay cho việc sử dụng dữ liệu khí tượng đo trực tiếp tại các trạm quan trắc khí tượng đảm bảo độ chính xác, tin cậy, hiệu quả và phù hợp với điều kiện về trang thiết bị máy móc, trình độ khoa học công nghệ tại Việt Nam. Có thể tự động hóa trong công tác ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ nhằm xác định nhu cầu nước của cây trồng và cảnh báo hạn hán, thiên tai, cháy rừng.
Do vậy, đề tài luận án đã đề xuất sử dụng kết hợp mô hình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mô hình Priestley-Taylor với các hệ số a, b được tính toán từ thực nghiệm để ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ khu vực Tây Bắc Việt Nam.
2.7.2. Quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước sử dụng kết hợp môhình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mô hình Priestley - Taylor hình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mô hình Priestley - Taylor
Quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước sử dụng kết hợp mô hình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mô hình Priestley - Taylor với các hệ số a, b xác định từ thực nghiệm được tiến hành qua các bước chính như sau:
Ảnh vệ tinh Landsat 8 (DN) Bức xạ phổ của các kênh ảnh Lλ (Spectran radiance) B1 Chỉ số thực vật (NDVI) Hệ số phản xạ của các kênh ảnh �λ (Reflectivity) B2 Chỉ số (SAVI) Chỉ số diện tích lá (LAI) B3
Suất phân sai tại đỉnh khí quyển αtoa (Albedo-top of atmosphere) B4 Hệ số phát xạ bề mặt εNB và ε0 (Surface emissivities) B5 Nhiệt độ bề mặt TS (Surface temperature) B6 Tia tới sóng ngắn ��↓ (Incoming shortwave) B7
Suất phân sai bề mặt α (Surface albedo) B8 Tia phát xạ sóng dài ��↑ (Out going longwave) B9
Tia tới sóng dài ��↓
(Incoming longwave)
B10
Tính năng lượng bức xạ ròng thời điểm i (Rni) SEBAL B11
Tính năng lượng bức xạ ròng trung bình ngày (Rnd) B12
Tính lượng bốc thoát hơi nước thực tế ETa theo mô hình Priestley – Taylor (a,b
xác định bằng thực nghiệm) B14
Thông tin độ cao từ DEM
Nhiệt ẩn bốc thoát hơi nước (λ);
Hằng số Psychrometric (γ); Độ dốc đường cong áp suất hơi nước bão hòa (Δ)
B13
Biên tập bản đồ bốc thoát hơi nước thực tế ETa B15
Hình 2.8. Quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước thực tế ETa sử dụng kết hợp mô hình viễn thám SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mô hình Priestley - Taylor
Theo (Cục địa chất Hoa Kỳ (USGS) 2013) ảnh vệ tinh Landsat 8 được download miễn phí từ websize https://earthexplorer.usgs.gov/, hệ tọa độ WGS-84 múi chiếu 60, sau khi tăng cường chất lượng hình ảnh được cắt theo ranh giới hành chính tỉnh Hòa Bình. Quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước lớp phủ từ ảnh vệ tinh được tiến hành qua các bước như sau:
B1: Tính chuyển giá trị pixel từ dạng số DN sang bức xạ phổ của các kênh ảnh 10 và 11 phục vụ tính nhiệt độ bề mặt;
B2: Chuyển đổi giá trị điểm ảnh từ dạng số (DN) sang giá trị phản xạ bề mặt (Reflectance) phục vụ tính các chỉ số NDVI, SAVI, LAI và suất phân sai tại đỉnh khí quyển αtoa
B3: Tính các chỉ số NDVI, SAVI, LAI phục vụ tính hệ số phát xạ bề mặt dải rộng (ε0) và dải hẹp (εNB).
B4: Tính suất phân sai tại đỉnh khí quyển αtoa phục vụ tính suất phân sai bề mặt đất (α) và tính hệ số phát xạ bề mặt dải rộng (ε0) và dải hẹp (εNB).
B5: Tính hệ số phát xạ bề mặt dải rộng (ε0) và dải hẹp (εNB). Giá trị εNB được sử dụng để tính toán nhiệt độ bề mặt (Ts), và ε0 sử dụng sau để tính toán tổng phát xạ năng lượng sóng dài từ bề mặt.
B6: Tính nhiệt độ bề mặt (Ts) phục vụ tính các năng lượng phát xạ sóng dài
��↑; năng lượng tới sóng dài��↓; Nhiệt ẩn bốc thoát hơi nước (λ) và Độ dốc đường cong áp suất hơi nước bão hòa (Δ)
B7, B8, B9, B10: Tính các giá trị năng lượng tới sóng ngắn��↓; Suất phân sai bề mặt α; Tia phát xạ sóng dài��↑; Tia tới sóng dài��↓ phục vụ tính tính năng lượng bức xạ ròng thời điểm i (Rni) theo mô hình SEBAL.
B11: Tính năng lượng bức xạ ròng trung bình ngày Rnd từ năng lượng bức xạ ròng thu được tại thời điểm i từ ảnh Landsat 8 để phục vụ tính lượng bốc thoát hơi nước theo mô hình Priestley – Taylor.
B12: Tính năng lượng bức xạ ròng trung bình ngày từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8
B13: Tính giá trị Nhiệt ẩn bốc thoát hơi nước (λ); Hằng số Psychrometric (γ); Độ dốc đường cong áp suất hơi nước bão hòa (Δ) từ nhiệt độ bề mặt và thông tin độ cao từ DEM phục vụ tính lượng bốc thoát hơi nước theo mô hình Priestley – Taylor.
B14: Tính lượng bốc thoát hơi nước theo mô hình Priestley – Taylor từ dữ liệu tính được trong B12 và B13 (a, b xác định bằng thực nghiệm).
B15: Biên tập bản đồ bốc thoát hơi nước thực tế ETa theo hệ tọa độ WGS-84 múi chiếu 60 tại các thời điểm thu nhận ảnh vệ tinh.
Để có thể tính toán lượng bốc thoát hơi nước theo qui trình trên được nhanh chóng, hiệu quả tại bất kỳ thời điểm nào có ảnh vệ tinh Landsat 8 cần thiết phải xây dựng phần mềm tính lượng bốc thoát hơi nước.