3.3.4 Thành lập bản đồ số về nhiệt độ nƣớc biển, độ mặn nƣớc biển, sóng biển và mực nƣớc biển khu vực thử nghiệm
Bản đồ chuyên đề các đặc điểm hải văn là thuộc loại bản đồ môi trường và được thành lập theo các phương pháp sau:
- Phương pháp đo đạc, quan trắc thực địa - Phương pháp nội suy
- Phương pháp sử dụng bản đồ nền kết hợp với kết quả nội suy từ số liệu quan trắc thực địa
Các quy trình thực hiện như sau:
1. Thành lập bản đồ nền địa lý. Thành lập bản đồ nền có nhiều phương pháp. Tuy nhiên, với khuôn khổ đề tài này, bản đồ nền được trích từ bản đồ nền Việt Nam và Biển Đông tỷ lệ tương đương bằng phương pháp cắt các lớp thông tin địa lý vùng vịnh Bắc Bộ từ bản đồ nền Việt Nam và Biển Đông sử dụng phần mềm GIS.
3. Từ các dữ liệu điều tra khảo sát ở các điểm đo tiến hành chuyển đổi sang dạng dữ liệu liên tục dựa vào mơ hình tốn của phương pháp nội suy Spline. Spline thiết lập các giá trị sử dụng một hàm tốn học làm tối thiểu tồn bộ bề mặt cong, kết quả là một bề mặt uốn cong đi qua tất cả các điểm mẫu.
Giống như việc uốn một mặt cao su qua các điểm mẫu cùng với việc làm cho độ cong bề mặt là bé nhất. Nó cố định (fit) một hàm tốn học cho một số lượng xác định các điểm mẫu nhập vào. Phương pháp này thích hợp cho các bề mặt thay đổi nhẹ nhàng như độ cao (elevation), độ cao mực nước ngầm (water table heights), nồng độ ơ nhiễm (pollution concentrations).
Có hai phương pháp spline khác nhau : Regularized, và Tension
Regularized : tạo bề mặt trơn thay đổi dần dần với các giá trị có thể nằm bên
ngồi vùng điểm mẫu.
Tension : điều chỉnh sự biến đổi (stiffness) của bề mặt theo đặc trưng của
hiện tượng được lấy mẫu. Nó tạo một bề mặt ít trơn hơn với các giá trị điểm mẫu gần nhau nhưng chênh lệch lớn.
Weight (trọng số)
Đối với phương pháp Regularized, trọng số (>= 0) của các đạo hàm cấp 3 của bề mặt trong biểu thức tối thiểu hoá độ cong. Các giá trị thường dùng: 0, 0.001, 0.01, 0.1, và 0.5. Giá trị trọng số càng cao thì bề mặt càng trơn.
Đối với pp Tension, ngược lại với pp đầu, trọng số càng cao thì bề mặt càng thơ (thơng thường là 0, 1, 5, 10).
Số lượng điểm tính tốn cho mỗi cell nội suy cũng là yếu tố quan trọng cho tính trơn của bề mặt.
Các dữ liệu ở điểm đo được tiến hành chuyển đổi sang dạng dữ liệu liên tục với phương pháp nội suy spline Regularized có w = 0,1
4. Tích hợp lớp cơ sở dữ liệu nền địa lý kết hợp với dữ liệu điều tra khảo sát, dữ liệu sau khi nội suy để thành lập bản đồ trường nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển khu vực vịnh Bắc Bộ.
5. Biên tập bản đồ
6. Tạo lập metadata cho bản đồ
3.3.4.1 Bản đồ nhiệt độ nước biển tầng mặt Vịnh Bắc Bộ
Bản đồ trường nhiệt độ trung bình nước biển tầng mặt vịnh Bắc Bộ mùa đơng ( hình 3.15) được thành lập với tỉ lệ 1: 3,000,000 và sử dụng hệ quy chiếu Mercator, elipsoid WGS- 84.
Bản đồ trường nhiệt độ nước biển vùng vịnh Bắc Bộ thể hiện sự phân bố theo không gian nhiệt độ nước biển tầng mặt của khu vực nghiên cứu bằng thang màu. Sắc màu (độ đậm nhạt của màu) trên bản đồ thể hiện sự biến đổi theo không gian của nhiệt độ nước biển bề mặt ( sắc càng đậm thì nhiệt độ nước biển càng cao). Nhiệt độ nước biển trung bình mùa đơng thấp nhất vào khoảng 190C và cao nhất khoảng 240C. Nhiệt độ nước biển tại vịnh Bắc Bộ tương đối đồng nhất theo khơng gian, giữa các vùng khơng có sự chênh lệch lớn chỉ vào khoảng 1-30C. Giống như nhiệt độ khơng khí, nhiệt độ nước biển cũng tăng dần từ bắc xuống phía nam.
Nhiệt độ nước biển trung bình tầng mặt vịnh Bắc bộ ngày 15-5-2008 ( hình 3.16) cao nhất vào khoảng 280C. Nhiệt độ nước biển có sự chênh lệch khơng lớn vào khoảng 10C theo không gian. Nhiệt độ nước biển tăng dần từ 26,50C đến 27,750C từ phía bắc xuống phía nam
Hình 3.17 Bản đồ nhiệt độ nước biển tầng mặt vịnh Bắc Bộ tính từ ảnh Modis ngày 15 -5 -2008
Nhiệt độ bề mặt biển tính từ ảnh MODIS ngày 15-5-2008 được xây dựng bằng ngôn ngữ IDL tích hợp trong chương trình ENVI cho thấy nhiệt độ bề mặt nước biển phân bố trong khoảng 260
C- 27,750C. Nhiệt độ nước biển tăng dần từ Bắc xuống Nam. Vùng ven bờ nhiệt độ nước biển cao hơn nhiệt độ ngoài khơi 1 - 20C do ảnh hưởng của lục địa.
Bảng 3.11 Kết quả tính tốn SST từ ảnh MODIS
Kinh độ Vĩ độ
SST (0C)
Tính tốn từ ảnh vệ tinh Theo tài liệu thực địa
106.8 20.8 26.59 26.93
107.43 20.08 26.21 26.95
106.48 20.4 26.46 27
Bảng cho kết quả so sánh giữa giá trị thực đo và kết quả tính tốn SST từ ảnh MODIS. Từ bảng này có thể nhận thấy kết quả tính tốn SST từ ảnh MODIS cho kết quả sai số (= 0,540C) nhỏ hơn 10C. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp tính
trường nhiệt độ mặt nước biển từ ảnh MODIS là cho kết quả khơng chính xác khi có sự có mặt của mây trong pixel tính tốn. Vì vậy, để tính tốn và đánh giá sự phân bố của nhiệt độ mặt nước biển đạt độ chính xác cao cần tích hợp kết quả tính tốn SST với các số liệu quan trắc bề mặt.