CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.3. Cơ sở viễn thám và GIS trong đánh giá, giám sát chất lượng nước tại khu vực
vực nghiên cứu
Chất lượng nước là một dấu hiệu chung nhất biểu trưng cho đặc tính của nước về mặt vật lý, hóa học, và sinh học. Tuy vậy, rất khó để xác định tiêu chuẩn chất lượng nước đơn lẻ đáp ứng được tất cả các yêu cầu của người dùng. Ví dụ, các thơng số lý, hóa hay sinh học của nước thích hợp cho các hoạt động của con người thì lại khác với các thơng số của nước thích hợp cho việc tưới tiêu. Chất lượng nước bị ảnh hưởng bởi các thành phần vật chất trong nước từ các nguồn xác định hoặc khơng xác định. Nguồn xác định có thể dị ra được ví dụ như đường ống hay mương máng. Nguồn không xác định thường khuếch tán và liên quan đến cảnh quan và tương ứng với nó là sự vận động của nước, sử dụng đất và các hoạt động của con người, thiên nhiên trong lưu vực.
Giám sát và đánh giá chất lượng của nước mặt là tối quan trọng trong quản lý và nâng cao chất lượng nước nói chung và trong ni trồng thủy sản nói riêng. Các chất trong nước mặt có thể thay đổi rõ rệt thuộc tính tán xạ ngược của nước mặt. Công nghệ viễn thám phụ thuộc vào khả năng đo đạc các thay đổi trong tín hiệu phổ
các mơ hình phân tích thơng số chất lượng nước. Bước sóng tối ưu để đo đạc thơng số chất lượng nước phụ thuộc vào các chất đo được, hàm lượng của chúng, và đặc tính của bộ cảm.
Để thực hiện công tác giám sát chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu, các loại dữ liệu ảnh viễn thám được lựa chọn thử nghiệm là MODIS, Landsat-8, Sentinel-2, và VNREDSat-1. Các loại ảnh này trừ ảnh VNREDSat-1 thì có thể được thu thập thường xuyên khơng mất phí. Các loại ảnh này sẽ được sử dụng kết hợp nhằm tận dụng các ưu điểm của chúng trong tính tốn chất lượng nước, cụ thể: Ảnh MODIS, đây là vệ tinh có độ phân giải thời gian cao (2 lần chụp/ngày) nên cho phép thu nhận thông tin một cách liên tục khu vực nghiên cứu, nhưng nhược điểm của loại dữ liệu này là độ phân giải không gian thấp. Dữ liệu Landsat-8, Sentinel-2 là các dữ liệu ảnh có độ phân giải thời gian thấp nhưng có độ phân giải khơng gian cao, cho phép thu thập thông tin các khu vực sâu trong đất liền (đặc biệt là diện tích mặt nước được dùng để nuôi trồng thủy sản). Dữ liệu ảnh VNREDSat-1, có độ phân giải khơng gian tốt hơn, cho phép chi tiết hóa các khu vực nghiên cứu. Việc kết hợp các loại dữ liệu viễn thám này sẽ giúp cho công tác đánh giá về hiện trạng môi trường nước trong khu vực nghiên cứu được cả tổng quan và chi tiết.
Công tác xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh đều dựa trên cơ sở khoa học của công nghệ viễn thám. Dựa trên bản chất vật lý trong tự nhiên là các vật thể (đối tượng) trong những điều kiện khác nhau thì khả năng phản xạ hoặc bức xạ của sóng điện từ sẽ có những đặc trưng riêng. Từ đó, nguồn tư liệu viễn thám được hình thành như là kết quả thu nhận năng lượng phản xạ hoặc bức xạ các sóng điện từ của các đối tượng bằng các thiết bị gọi là bộ viễn cảm hay bộ cảm (remote sensor) hoặc bằng các máy chụp ảnh.
Năng lượng chiếu tới đối tượng được phản xạ không những phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tượng mà còn phụ thuộc vào bước sóng của năng lượng chiếu tới. Trên ảnh ta thấy hình ảnh đối tượng do ghi nhận được khả năng phản xạ phổ của các bước sóng khác nhau sẽ khác nhau. Đối với lớp phủ mặt đất, các đối tượng tự
nhiên là mục tiêu quan tâm chính. Do đó, các phương pháp xử lý số đều dựa trên đặc tính phản xạ phổ của chúng.
Đồ thị phản xạ được xây dựng với chức năng là một hàm số của giá trị phổ phản xạ và bước sóng, được gọi là đường cong phản xạ phổ. Hình dáng của đường cong phổ phản xạ cho biết một cách tương đối rõ ràng tính chất phổ của mọi đối tượng và hình dạng đường cong phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn các dải sóng mà ở đó thiết bị viễn thám có thể ghi nhận được các tín hiệu phổ. Nó cịn phụ thuộc vào tính chất của các đối tượng.
Đối với công tác giám sát chất lượng nước thì yếu tố ảnh hưởng chủ yếu là khả năng phản xạ phổ của nước. Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi theo bước sóng của bức xạ chiếu tới và thành phần vật chất có trong nước. Khả năng phản xạ phổ ở nước còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước. Trên kênh hồng ngoại và cận hồng ngoại đường bờ nước được phát hiện rất dễ dàng. Nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng của tia blue và yếu dần khi sang tia green, triệt tiêu ở cuối dải sóng red. Khi nước bị đục khả năng phản xạ tăng lên do ảnh hưởng sự tán xạ của các vật chất lơ lửng. Sự thay đổi tính chất nước đều ảnh hưởng đến tính chất phổ của chúng.