CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.1. Dữ liệu ảnh MODIS
Dữ liệu chính sử dụng trong nghiên cứu này là dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS đa thời gian thu chụp được trong hai năm 2010 và 2014. Đây là loại dữ liệu vệ tinh trong chuỗi dữ liệu vệ tinh Quan trắc Trái đất (EOS) như ảnh NOAA, MERIS rất có giá trị trong việc cung cấp thơng tin thường xuyên về bề mặt trái đất trong các kênh phổ khác nhau. Đặc điểm nổi bật của dữ liệu vệ tinh EOS là có độ trùm phủ lớn, có độ phân giải thời gian và phổ cao vừa có độ phân giải khơng gian đủ lớn để có thể nghiên cứu tương đối chi tiết các yếu tố tài nguyên và môi trường trên quy mô quốc gia và vùng lãnh thổ.
Dữ liệu ảnh MODIS
Vệ tinh TERRA và AQUA (còn được gọi là vệ tinh EOS-AM-PM) được phóng lên quỹ đạo lần lượt ngày 18 tháng 12 năm 1999 và ngày 4 tháng 5 năm 2002 tại California (Hoa Kỳ).
MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers) là bộ cảm có độ phân giải trung bình đặt trên vệ tinh TERRA được NASA phóng vào quỹ đạo tháng 12/1999 và vệ tinh AQUA được phóng vào quỹ đạo tháng 5/2002 với mục đích quan trắc, theo dõi các thông tin về mặt đất, đại dương và khí quyển trên phạm vi tồn cầu. Các ứng dụng tiêu biểu có thể kể đến là: nghiên cứu khí quyển, mây, thời tiết, lớp phủ thực vật, biến động về nông nghiệp và lâm nghiệp, cháy rừng, nhiệt độ mặt nước biển, màu nước biển, v.v…[12]
Do độ rộng của ảnh chụp (2330 km) và đều mang đặc tính theo dõi đa thời gian nên các nghiên cứu này đều được tiến hành ở quy mô khu vực. Với 36 kênh phổ trong các dải phổ nhìn thấy, hồng ngoại gần, sóng ngắn và kênh nhiệt (từ 0,4μm đến n 14μm) và độ phân giải không gian từ 250m (kênh 1, 2), 500m (kênh 3 đến
kênh 7) và 1000m (kênh 8 đến kênh 36) các dữ liệu MODIS đã được đưa vào sử dụng theo dõi mây, chất lượng khí quyển, chỉ số thực vật, phân loại lớp phủ, cháy rừng, hàm lượng diệp lục trong nước biển, nhiệt độ mặt nước biển, nhiệt độ bề mặt lục địa, bốc thoát hơi bề mặt lớp phủ, diễn biến các khối băng lục địa và đại dương. Tại Việt Nam, việc kết hợp thông tin đa kênh phổ và đa thời gian của dữ liệu MODIS cho phép giám sát dài hạn một cách hiệu quả sự thay đổi của lớp phủ thực vật như trong một số nghiên cứu gần đây (Nguyễn Đình Dương, 2003; Trần Hùng và Yasuoka, 2005; Dương Văn Khảm, 2011,…)
Dữ liệu ảnh MODIS sau khi được thu nhận từ vệ tinh AQUA và TERRA được chuyển về các trạm thu ảnh mặt đất ở White Sands, New Mexico và chuyển đến Hệ thống Điều hành dữ liệu EOS (EOS Data and Operations System – EDOS) đặt tại trung tâm Goddard Space Flight Center. Tại đây, dữ liệu mức 0 (dữ liệu gốc, ở định dạng .PDS) được xử lý tạo ra các sản phẩm mức 1A, 1B - các sản phẩm dùng để định chuẩn bức xạ và vị trí địa lý và hiệu chỉnh ảnh hưởng của khí quyển. Sau đó, dữ liệu được xử lý ở các mức cao hơn (mức 2, 2G, 3 và 4, ở định dạng .HDF) phục vụ các nghiên cứu về đất đai, đại dương và khí quyển, được phân loại và lưu trữ với tài liệu mô tả đầy đủ.
Dữ liệu MODIS khu vực Đồng bằng sông Hồng năm 2010 và năm 2014 được thu nhận từ nguồn cung cấp bởi National Aeronautics and Space Administration (NASA), do trung tâm Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC) phân phối (https://reverb.echo.nasa.gov). Hệ thống thu nhận của NASA xử lý dữ liệu MODIS cho toàn cầu và tạo ra các sản phẩm MODIS chuẩn để lưu trữ cho các mục đích nghiên cứu và theo dõi tài nguyên môi trường trên đất liền và bề mặt đại dương toàn cầu.
Trong nghiên cứu này, dữ liệu MODIS thu thập là bộ sản phẩm ảnh MODIS phản xạ bề mặt tổ hợp 8-ngày chuẩn của trung tâm LP DAAC, được thu nhận từ vệ tinh AQUA và đã được xử lý tới mức 3 (tên sản phẩm là MYD09Q1). Ở mức này sản phẩm đã được lọc mây bằng thuật toán của NASA chọn lọc ra kết quả quan trắc
tốt nhất trong 8 ngày liên tiếp đối với mỗi pixel ảnh, điều này giúp giảm bớt hoặc loại bỏ mây đặc biệt quan trọng đối với vùng nhiệt đới như Việt Nam. Mỗi ảnh gồm 2 kênh (kênh 1 – phổ sóng đỏ có tâm quang phổ là 645 nm và kênh 2 – phổ sóng hồng ngoại gần có tâm quang phổ là 858 nm) với độ phân giải không gian là 250 m và đã được đưa về hệ tọa độ Sinusoidal toàn cầu.
Cấu trúc tên của ảnh MODIS thường có dạng:
MYD09Q1.A2014001.h27v06.005.2014012071339.hdf Trong đó:
MYD09Q1: tên rút ngắn của sản phẩm
.A20014001: Ngày chụp (tính theo ngày Julian), có dạng: A-YYYYDDD .h07v06: các trục của ảnh chụp (theo chiều ngang và dọc)
.005: kí hiệu lưu trữ của cơ sở dữ liệu
.2014012071339: Ngày và thời gian tạo ảnh, tính theo ngày Julian (YYYYDDDHHMMSS)
.hdf: định dạng dữ liệu (HDF-EOS) [12]
Bộ dữ liệu này đã được xử lý theo quy trình chuẩn của NASA (như hiệu chỉnh bức xạ, hiệu chỉnh hình học, lọc mây và tạo tổ hợp 8 ngày…). Tuy nhiên, đây là những thuật tốn với những thơng số về hiệu chỉnh bức xạ, hiệu chỉnh hình học áp dụng cho tồn cầu. Để đảm bảo nguồn dữ liệu đáp ứng yêu cầu nghiên cứu phù hợp với những thông số hiệu chỉnh địa phương, trước khi thực hiện các phân tích tiếp theo, học viên đã tiếp tục xử lý dữ liệu theo các bước sau:
- Hiệu chỉnh hình học: Dữ liệu gốc sử dụng lưới chiếu Sinusoidal toàn cầu với hiệu chỉnh hình học sơ bộ trên tồn cảnh, chưa đáp ứng được yêu cầu độ chính xác hình học với khu vực nghiên cứu nên phải tiếp tục tiến hành hiệu chỉnh hình học thơng qua: chuyển từ hệ tọa độ Sinusoidal sang hệ tọa độ WGS84 UTM Zone 48; ghép ảnh;
- Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu;
- Lọc mây, lọc nhiễu: Dữ liệu đã được xử lý tới mức 3 tức là đã làm giảm bớt hoặc loại bỏ được mây nhưng ở một số thời điểm vẫn còn mây, học viên đã tiếp tục tiến hành lọc mây.
Hình 3.1 Ảnh vệ tinh MODIS