Sơ đồ tổng thể của hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí được chia làm 3 tầng (hình…) bao gồm:
Tầng quản lý dữ liệu.
Tầng giao diện người dùng.
Tầng quản lý dữ liệu: thực hiện các nhiệm vụ liên quan đến lưu trữ, truy xuất dữ liệu của ứng dụng. Tầng này sẽ sử dụng các giải pháp dịch vụ của cơ sở dữ liệu không gian để thực hiện các nhiệm vụ lưu trữ và truy xuất dữ liệu. Dữ liệu được sử dụng trong hệ thống chia làm 3 phần chính đó là:
Dữ liệu thu được từ vệ tinh bao gồm các vệ tinh: MODIS TERRA, MODIS AQUA, SUOMI NPP, LANSAT-8, SPOT-4
Dữ liệu từ các trạm quan trắc chất lượng không khí mặt đất
Dữ liệu địa giới hành chính GIS, dữ liệu các lớp phủ mặt đất, dữ liệu mô hình độ cao số (DEM)
Dữ liệu thu được từ vệ tinh bao gồm các sản phẩm:
Ảnh sol khí từ vệ tinh MODIS là MOD04/MYD04
Ảnh sản phẩm sol khí từ vệ tinh Suomi NPP là VIIRS AOT EDR
Ảnh phổ LandSat 8 hoặc SPOT4
Dữ liệu ảnh vệ tinh được thu thập từ nguồn miễn phí trên Internet như USGS (http://landsat.usgs.gov/), trạm thu vệ tinh của Đại Học Công Nghệ hoặc được thu thập từ các nguồn thương mại. Dữ liệu từ các trạm quan trắc mặt đất bao gồm các dữ liệu sol khí được mạng lưới AERONET toàn cầu của NASA cung cấp miễn phí hoặc dữ liệu thu thập được qua các đối tác như trung tâm quan trắc môi trường (CEM) hoặc Trung tâm quan trắc và phân tích tài nguyên môi trường Hà Nội (CENMA).
Dữ liệu thu được sẽ được từ các nguồn trên sẽ được tổ chức lại theo một cấu trúc thư mục nhất định trên hệ thống storage và lưu thông tin vào cơ sở dữ liệu không gian. Mỗi khi cần truy xuất dữ liệu, hệ thống sẽ lấy dữ liệu dạng text từ cơ sở dữ liệu không gian, dữ liệu dạng ảnh lấy từ storage.
Tầng xử lý dữ liệu và mô hình hóa: thực hiện các nghiệp vụ liên quan đến xử lý các thuật toán trên dữ của hệ thống. Nó sử dụng dữ liệu truy xuất từ tầng quản lý dữ liệu và cung cấp dữ liệu cho người dùng thông qua các dịch vụ web. Ở tầng xử lý dữ liệu và mô hình hóa, các mô đun phần mềm sẽ chạy các thuật toán liên quan đến tiền xử lý dữ liệu ảnh viễn thám, xử lý dữ liệu quan trắc không khí, tính toán mô hình ước lượng chỉ số ô nhiễm bụi PM dựa trên chỉ số sol khí AOT. Tiếp đó, ảnh PM2.5 sẽ được chuyển đổi sang dữ liệu về ô nhiễm không khí theo chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn Quốc tế. Thông tin chất lượng không khí hàng ngày trên lãnh thổ Việt Nam được cắt theo mức tỉnh nhằm cung cấp thông tin cảnh báo mức tỉnh thành. Kết quả là các ảnh sản phẩm về AOT, ảnh sản phẩm PM2.5 và ảnh sản phẩm AQI của các loại vệ tinh trên, phục vụ cho các tính năng hiển thị bản đồ chất lượng không khí, tìm kiếm dữ liệu chất lượng không khí trong quá khứ, lập báo cáo thống kê về dữ liệu chất lượng không khí, dữ liệu bụi và đăng ký cảnh báo để nhận thông tin mới nhất về tình trạng ô nhiễm không khí tại khu vực quan tâm.
Tích hợp dữ liệu theo không gian và thời gian
Tiền xử lý dữ liệu vệ tinh: tạo lưới ở các độ phân giải 10km cho MODIS Terra & Aqua, 6km cho Suomi- NPP
Áp dụng mô hình ước tính PM2.5 với đầu vào là ảnh sol khí đã tạo lưới và đầu ra là ảnh bản đồ PM2.5
Tạo bản đồ chất lượng không khí AQI từ bản đồ PM2.5