2.2. Dữ liệu sử dụng và phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Dữ liệu sử dụng
- Trong phạm vi đề tài này, dữ liệu ảnh được sử dụng là ảnh viễn thám MODIS ở cấp L1B, cụ thể là ảnh MOD021KM, tại khu vực Đông Nam Bộ qua từng năm từ năm 2000 cho đến năm 2014. Tên file ảnh đầy đủ, thời gian ảnh được thu nhận được trình bày tại bảng 2.7 và quy trình download ảnh MODIS trình bày theo phụ lục 7.
Bảng 2.6: Đặc điểm cơ bản của ảnh MOD021KM.
Loại ảnh MOD021KM
Tổng số ảnh thu thập 15 ảnh
Thời gian thu thập Xoay quanh ngày 19 tháng 4 hàng năm, từ năm 2000 đến năm 2014
Độ phân giải không gian 1x1 km Độ phân giải thời gian 1 ngày
Nguồn ảnh ftp://ladsweb.nascom.nasa.gov/allData/51/
MOD021KM/
Bảng 2.7: Tên các dữ liệu ảnh MOD021KM đã được thu thập.
STT Năm Tháng Ngày Ngày
Julian Giờ Phút
1 2000 4 21 112 03 40
MOD021KM.A2000112.0340.005.2010034095417.hdf
2 2001 4 17 107 03 25
MOD021KM.A2001107.0325.005.2010062110442.hdf
3 2002 4 20 110 03 20
MOD021KM.A2002110.0320.005.2010081193358.hdf
4 2003 4 16 106 03 10
MOD021KM.A2003106.0310.005.2010147003205.hdf
5 2004 4 21 112 03 40
MOD021KM.A2004112.0340.005.2010136193820.hdf
6 2005 4 17 107 03 35
MOD021KM.A2005107.0335.005.2010151164156.hdf
23 STT Năm Tháng Ngày Ngày
Julian Giờ Phút
7 2006 4 20 110 03 35
MOD021KM.A2006110.0335.005.2010176024148.hdf
8 2007 4 18 108 03 15
MOD021KM.A2007108.0315.005.2010201193347.hdf
9 2008 4 22 113 03 05
MOD021KM.A2008113.0305.005.2010236144137.hdf
10 2009 4 21 111 03 30
MOD021KM.A2009111.0330.005.2010240194616.hdf
11 2010 4 20 110 03 55
MOD021KM.A2010110.0355.005.2010110212951.hdf
12 2011 4 16 106 03 45
MOD021KM.A2011106.0345.005.2011106153039.hdf
13 2012 4 18 109 03 45
MOD021KM.A2012109.0345.005.2012109132651.hdf
14 2013 4 16 106 03 30
MOD021KM.A2013106.0330.005.2013106141514.hdf
15 2014 4 17 107 03 40
MOD021KM.A2014107.0340.005.2014107135531.hdf
16 2006 12 25 359 03 30
MOD021KM.A2006359.0330.005.2010186165452.hdf (Nguồn ftp://ladsweb.nascom.nasa.gov/allData/51/ MOD021KM/)
- Đề tài lựa chọn sử dụng ảnh MODIS với ưu điểm là nguồn dữ liệu miễn phí, dễ dàng thu thập, thời gian theo dõi bề mặt đất liên tục, tầm bao phủ rộng lớn phù hợp cho nghiên cứu khu vực Đông Nam Bộ. Tuy nhiên ảnh MODIS còn tồn tại những khuyết điểm như kích thước pixel lớn, chất lượng ảnh phụ thuộc vào thời tiết (yếu tố mây). Với mục tiêu nghiên cứu đặt ra thì việc sử dụng tư liệu ảnh MODIS là hợp lý.
Ảnh sản phẩm MOD11A1
- Sử dụng sản phẩm ảnh nhiệt độ bề mặt (LST) hàng ngày, ký hiệu MOD11A1 ở cấp L3, để so sánh với kết quả được tính toán trực tiếp từ ảnh MOD021KM và số
24 liệu nhiệt độ tại các trạm quan trắc khí tượng thủy văn. Đây là một trong bảy loại sản phẩm nhiệt của MODIS, với độ phân giải không gian 1km và mỗi cảnh chụp bộ cảm biến quét được 2030 hoặc 2040 dòng trong vòng 05 phút. Ảnh này là sản phẩm về địa vật lý của MODIS ở định dạng lưới và trích xuất theo ô lưới vuông. Danh mục các ảnh MOD11A1 được trình bày tại phụ lục 4.
Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật của ảnh MOD11A1 [27].
Loại dữ liệu khoa học trái
đất (ESDT)
Cấp sản phẩm
Kích thước mảng dữ
liệu
Độ phân giải không
gian
Độ phân giải thời
gian
Hệ qui chiếu
MOD11A1 L3 1200 dòng,
1200 cột
1km (thật sự
0,927 km) Hàng ngày Sinusoidal - Sản phẩm là kết quả của việc áp dụng phương pháp split-window (Wan và Dozier, 1996) để tính nhiệt độ bề mặt đất [28]. Trong đó, những pixel không có mây được xác định bởi lớp mặt nạ mây với độ tin cậy >= 95% ở vùng mặt đất có độ cao
<= 2000; với độ tin cậy >= 66% ở vùng mặt đất có độ cao > 2000m; với độ tin cậy
>= 66% cho những khu vực hồ [27].
Ảnh Landsat 7 ETM+ và Landsat 5
- Sử dụng ảnh Landsat 7 ETM+ và Landsat 5 với độ phân giải không gian 30m vào những thời gian gần với thời điểm nghiên cứu và bao quát khu vực Đông Nam Bộ. Ảnh nhằm mục đích xác định vị trí những vùng đất trống, để trích xuất ra chỉ số NDVI xác định cho đất trống (NDVIS) ở từng năm từ năm 2000 cho đến năm 2014.
Ảnh Landsat được thu thập trực tiếp từ trang http://earthexplorer.usgs.gov/, và danh sách các ảnh được trình bày tại phụ lục 5.
Số liệu nhiệt độ bề mặt đất được đo đạc thực tế vào lúc khoảng 10h sáng ngày 25 tháng 12 năm 2006 tại 08 vị trí quan trắc thuộc khu vực Thành phố Hồ Chí Minh. Tọa độ tại các vị trí quan trắc được cung cấp nằm trong hệ tọa độ WGS- 84, UTM múi chiếu 48. Dùng chương trình “BL Transfer” trong bộ chương trình Geotools nhằm mục đích chuyển đổi tọa độ phẳng sang tọa độ địa lý để đồng bộ với các số liệu tính toán và được trình bày tại bảng 2.8. Bộ số liệu này được dùng để đánh giá sự tương quan với kết quả nhiệt độ bề mặt đất (LST) được tính toán từ ảnh MOD021KM.
25 Bảng 2.9: Số liệu nhiêt độ bề mặt đất vào ngày 25/12/2006.
Điểm quan trắc
Tọa độ (độ thập phân)
Số đo quan trắc (oC)
1 106,684 - 10,826 40,5
2 106,675 - 10,813 32,0
3 106.653 - 10,761 39,5
4 106,573 - 10,908 28,5
5 106,666 - 10,833 41,5
6 106,674 - 10,831 43,0
7 106,624 - 10,847 36,0
8 106,726 - 10,747 36,0
(Nguồn: Trần Thị Vân, 2006)
Hình 2.7: Vị trí phân bố các vị trí đo đạc nhiệt độ bề mặt đất.
Các trạm quan trắc khí tượng thủy văn
- Song song với quá trình thu thập ảnh vệ tinh MODIS, ta thu thập số liệu nhiệt độ tại một số trạm quan trắc được phân bố tương đối đều trong khu vực nghiên cứu (hình 2.7) và đồng bộ về thời gian với dữ liệu ảnh viễn thám, để làm cơ sở cho việc so sánh và đánh giá kết quả đã tính toán được. Tọa độ các trạm quan trắc là tọa độ địa lý, sử dụng mặt tham chiếu ellipsoid WGS-84.
26 - Số liệu nhiệt độ từ 05 trạm quan trắc khí tượng thủy văn được cung cấp bởi Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ (bảng 2.10).
Bảng 2.10: Tọa độ các trạm KTTV dùng để thu thập số liệu thực tế.
STT Tên trạm Kinh độ Đông Vĩ độ Bắc 1 Phước Long (Bình Phước) 106,995 11,854 2 Long Khánh (Đồng Nai) 107,241 10,940
3 Tây Ninh 106,105 11,331
4 Vũng Tàu 107,083 10,368
5 Tân Sơn Hòa (Tp.HCM) 106,666 10,796
(Nguồn: Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ)
Bảng 2.11: Số liệu nhiệt độ không khí tại 05 trạm quan trắc.
STT Năm Tháng Ngày
Phước Long
Long
Khánh Tây Ninh Vũng Tàu Tân Sơn Hòa 10h 11h 10h 11h 10h 11h 10h 11h 10h 11h 1 2000 4 21 29,2 30,2 31,3 32,6 30,7 31,5 30,8 31,0 31,3 32,8 2 2001 4 17 29,6 30,8 32,4 32,8 30,6 31,1 31,3 31,2 32,2 32,9
Hình 2.8:
Vị trí phân bố các trạm quan trắc KTTV.
27 STT Năm Tháng Ngày
Phước Long
Long
Khánh Tây Ninh Vũng Tàu Tân Sơn Hòa 10h 11h 10h 11h 10h 11h 10h 11h 10h 11h 3 2002 4 20 30,5 31,5 32,7 34,4 30,4 32,3 30,9 31,4 33,0 34,6 4 2003 4 16 31,2 31,9 32,7 34,0 32,2 33,6 30,6 30,9 33,1 34,4 5 2004 4 21 30,1 32,0 32,4 33,9 31,5 32,3 30,8 31,5 32,9 34,6 6 2005 4 17 28,8 30,9 31,3 32,1 30,7 31,7 29,7 29,8 31,1 32,0 7 2006 4 20 29,8 30,7 31,1 32,8 29,9 30,1 31,6 31,5 32,3 34,2 8 2007 4 18 29,7 31,4 30,7 32,4 32,7 33,6 31,0 31,7 31,8 33,2 9 2008 4 22 29,9 31,3 32,6 33,2 31,8 32,8 31,7 31,8 32,6 33,4 10 2009 4 21 30,4 32,1 31,1 32,2 30,5 31,7 30,9 32,2 32,5 34,1 11 2010 4 20 28,0 29,9 32,0 33,7 31,3 32,8 31,4 31,6 32,3 32,3 12 2011 4 16 29,5 30,6 31,7 33,0 31,7 33,3 30,2 30,3 31,8 32,9 13 2012 4 18 30,5 31,1 32,3 33,3 32,7 33,8 31,4 31,3 32,6 33,6 14 2013 4 16 29,8 30,8 32,1 33,8 32,4 33,8 30,1 31,0 33,1 34,0 15 2014 4 17 29,2 30,2 29,4 30,3 29,5 31,4 31,5 31,8 32,5 33,3
(Nguồn: Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ) Các dữ liệu khác
- Tham khảo các nguồn tài liệu liên quan đến đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu, công nghệ viễn thám và quy trình xử lý ảnh. Đồng thởi nghiên cứu này có tham khảo các công trình nghiên cứu và ứng dụng của ảnh viễn thám, đặc biệt là viễn thám nhiệt trong các lĩnh vực.
- Các loại tài liệu phục vụ cho quá trình thực hiện đề tài như cách sử dụng phần mềm xử lý ảnh thông dụng và phần mềm chuyển đổi định dạng file ảnh Hdf- EOS to GeoTIFF Conversion Tools (HEG) được cung cấp miễn phí từ NASA. Phần mềm này dùng để chiết tách ra lớp dữ liệu nhiệt độ bề mặt từ sản phẩm MOD11A1.