CHƯƠNG 4 : THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
4.3. Tập dữ liệu
Trong nghiên cứu này sử dụng số liệu từ vệ tinh MODIS/Terra và MODIS/Aqua là dữ liệu cấp 2 với độ phân giải 3x3 km. Các ảnh vệ tinh thuộc sản phẩm MOD04_3K và MYD04_3K. Đồng thời, nghiên cứu cũng sử dụng ảnh vệ tinh VIIRS thu nhận ảnh tại 6x6 km thuộc sản phẩm GAERO_VAOOO. Dữ liệu trạm quan trắc là dữ liệu AERONET v2 cấp 2.0. Ngoài ra, luận văn cũng sử dụng thêm sản phẩm MCD14ML để phân tích các điểm cháy trong khu vực.
Bảng 4.3: Thống kê dữ liệu MODIS, VIIRS
Sản phẩm Thời gian bắt đầu Thời gian kết thúc Số ảnh vệ tinh
MOD04_3K 01/01/2012 31/12/2016 17466
MYD04_3K 01/01/2012 31/12/2016 16912
VIIRS 30/03/2012 31/12/2016 37098
MCD14ML 01/01/2012 31/12/2016 -
Tập dữ liệu được chia làm 4 loại (Bảng 4.3 thống kê dữ liệu của MODIS và VIIRS). Khu vực dữ liệu nằm trong khung có tọa độ (30, 93, -11.5, 130). Dữ liệu AOD từ ảnh viễn thám MODIS 3 km được cung cấp tại LAADS DAAC [15].Thời gian từ năm 2012 đến năm 2016, trong khu vực nghiên cứu có tổng 34378 ảnh MODIS được sử dụng (17466 ảnh MODIS/Terra và 16912 ảnh MODIS/Aqua). Dữ liệu AOD từ ảnh viễn thám VIIRS 6 km được tải về từ NOAA-CLASS [18]. Có tổng 37098 ảnh VIIRS có thời gian lấy dữ liệu từ năm 2012 đến năm 2016. Khu vực lấy dữ liệu có tọa độ tương tự như khu vực lấy của MODIS. Dữ liệu các điểm cháy từ MODIS được tải về từ địa chỉ máy chủ FTP [17]. Tổng từ năm 2012 đến năm 2016 có 1611031 vụ cháy mà MODIS ghi nhận được trên khu vực nghiên cứu.
Dữ liệu AERONET được sử dụng thuộc cấp 2. Trong đó có 75 trạm (theo số liệu trên AERONET [27] ), 65 trạm có dữ liệu và 10 trạm không có dữ liệu cấp 2.0 từ khi bắt đầu hoạt động. Từ năm 2012 – 2016, có 49 trạm có dữ liệu cấp 2.0. Tuy nhiên do dữ liệu quá ít hoặc không có dữ liệu, nên đối với mỗi khu vực của từng quốc gia, tiến hành lựa chọn 1 hoặc 2 trạm có dữ liệu làm đại diện để thực hiện thực nghiệm. Danh sách các trạm được lựa chọn nằm trong Bảng 4.1. Dữ liệu các trạm quan trắc không đồng đều, thường xuyên có tình trạng không có dữ liệu trong nhiều tháng. Danh sách thống kê các tháng không có dữ liệu xem tại Phụ lục 1.
Ở chương 3 ta đã biết sự khác biệt giữa dữ liệu AOD của ảnh vệ tinh và dữ liệu AOD của các trạm quan trắc về độ phân giải thời gian và không gian. AOD từ ảnh vệ tinh là giá trị trung bình trong phạm vi 3 km đối với MODIS và 6 km đối với VIIRS. Còn AOD từ trạm AERONET là giá trị đo được tại vị trí đặt thiết bị. Do đó, để đánh giá dữ liệu AOD từ vệ tinh cần tích hợp dữ liệu dựa trên ràng buộc về vị trí và thời gian [21]. Căn cứ vào sự khác biệt này, ràng buộc về không gian của dữ liệu AOD từ ảnh vệ tinh MODIS và VIIRS sẽ được chọn trong bán kính R quanh trạm quan trắc. Và ràng buộc về thời gian của dữ liệu AOD từ trạm quan trắc AERONET được lấy theo trước và sau T phút so với thời gian dữ liệu AOD từ vệ tinh. Dựa trên thống kê về thông số tương quan của dữ liệu AOD từ AERONET và dữ liệu AOD từ vệ tinh, có thể xác định bán kính và thời gian phù hợp. Hệ số tương quan thông thường dao động từ 0.62 đến 0.99, nghĩa là dữ liệu thay đổi tăng giảm tương tự nhau. Hệ số tương quan càng cao thể hiện mức độ phù hợp và mối quan hệ tuyến tính giữa các giá trị AOD từ vệ tinh và AOD từ các trạm AERONET càng tốt.
Đối với ảnh vệ tinh MODIS, nghiên cứu sử dụng sản phẩm MOD04_3K và MYD04_3K, đây là sản phẩm với độ phân giải 3x3 km. Dữ liệu AOD từ các trạm quan trắc có chu kỳ dữ liệu là 15 phút. Thực hiện đánh giá tương quan theo bán kính R lần lượt là 3 km, 6 km, 9 km, 12 km, 15 km, 18 km, 21 km, 24 km, 27 km và 30 km đối với các ảnh MODIS và đánh giá theo thời gian 15 phút và 30 phút (Hình 4.15 thể hiện mức độ tương quan của MODIS AOD và AERONET AOD theo các bán kính và thời gian khác nhau). Nhìn vào biểu đồ, nhận thấy đối với MODIS có thể xác định bán kính R dao động trong khoảng 6 km và thời gian T dao động trong khoảng +/- 15 phút so với thời gian quét của vệ tinh là khoảng cách và thời gian phù hợp và có độ tương quan cao nhất. Như vậy, số liệu MODIS AOD và AERONET AOD tại R trong khoảng 6 km và T trong khoảng +/- 15 phút sẽ được sử dụng để đánh giá và phân tích.
Hình 4.15:Xác định thời gian và bán kính tích hợp dữ liệu
0.860 0.865 0.870 0.875 0.880 0.885 0.890 0.895 0.900 0.905 0.910 3 km 6 km 9 km 12 km 15 km 18 km 21 km 24 km 27 km 30 km Tươn g q u an
Tương quan của MODIS với bán kính khác nhau
Thực hiện tương tự đối với dữ liệu từ ảnh VIIRS. Ảnh VIIRS có độ phân giải không gian 6x6 km. Thực hiện đánh giá độ tương quan trong khoảng bán kính R lần lượt là 6, 12, 18, 24, 30 km và thời gian 15 phút cùng 30 phút (Hình 4.16). Nhìn vào biểu đồ, ta nhận thấy bán kính R dao động trong khoảng 12km và thời gian T dao động trong khoảng 15 phút là khoảng cách có hệ số tương quan tốt nhất.
Hình 4.16: Xác định T và R cho VIIRS
Như vậy, với thực nghiệm này, ta áp dụng R=6 km với MODIS và R=12km với VIIRS trong khoảng thời gian ràng buộc là T=+/- 15 phút để tích hợp dữ liệu. Sau khi tích hợp ta được tập dữ liệu cả MODIS và VIIRS để so sánh với AERONET AOD. Số mẫu quan sát cao nhất tại năm 2015 có 2449 mẫu quan sát và thấp nhất là năm 2016 có 624 mẫu quan sát.