ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM
(RS) VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
TRONG KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN
Chủ nhiệm Đề tài: TS. Dương Văn Khảm
7040
01/12/2008 HÀ NỘI, 11-2008
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

ĐƠN VỊ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Dương Văn Khảm
CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI Trần Thục

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2008 Hà Nội, ngày… tháng… năm 2008
HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS. Lê Kim Sơn

CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI
TL. BỘ TRƯỞNG
VỤ TRƯỞNG

LTER Nghiên cứu hệ sih thái dài hạn
LUT Bảng tra
LWIR Sóng dài hồng ngoại
MODIS Máy quét ảnh phổ độ phân giải trung bình
MOS Vệ tinh quan trắc biển của Nhật
MODATM Sản phẩm khí quyển của MODIS
MODLAND Sản phẩm đất của MODIS
NDVI Chỉ số thực vậ
t chuẩn hóa
NOAA Cơ quan quốc gia về Đại dương và Khí quyển
RGB Ba màu cơ bản (đỏ, lục, lam)
RSR Quan hệ phổ phản hồi
SRF Hàm phổ phản xạ
SST Nhiệt độ mặt nước biển
SWIR Sóng ngắn hồng ngoại
TM Lập bản đồ chuyên đề (của Landsat 2)
TIR Hồng ngoại nhiệt
UTM Hệ tọa độ chuyển đổi tổng hợp của Mỹ 1
LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã
đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nước trên thế giới, không những
đối với các nước phát triển có trình độ khoa học kỹ thuật tiên tiến mà còn đối
với các nước đang phát tri
ển nền kinh tế còn lạc hậu.
Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý

lực vừa học, vừa làm của tập thể các cộng tác viên, đến nay đề tài đã hoàn
thành được mục tiêu và nội dung đề ra.
Trong quá trình thực hiện, chủ nhiệm đề tài cùng đội ngũ cộng tác viên
đã nhận được sự chỉ đạo, động viên và tạo điều kiện thu
ận lợi của lãnh đạo
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, các Vụ Khoa học và
Công nghệ, Khí tượng Thủy văn, Kế hoạch Tài chính, Bộ Tài nguyên và Môi

2
trường, lãnh đạo các đơn vị trong và ngoài Viện cùng với sự cộng tác, giúp đỡ
nhiệt tình của các đơn vị bạn như: Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia,
Trung tâm Viễn thám, Viện Vật lý và Điện tử, Trung tâm Nghiên cứu ứng
dụng Công nghệ Vũ trụ, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trung tâm
Viễn Thám và GIS, Đại học Khoa học Tự nhiên, Chúng tôi xin trân trọng
cảm ơn sự chỉ đạo, giúp đỡ và sự
hợp tác quý báu đó.

Chủ nhiệm đề tài

3
MỞ ĐẦU

Ý nghĩa khoa học và tính cấp thiết của đề tài
Ở nước ta công tác nghiên cứu, dự báo Khí tượng Thuỷ văn (KTTV), Khí
tượng Nông nghiệp (KTNN) đã đạt được nhiều thành tựu trong việc phát triển
kinh tế-xã hội, phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai, phát triển sản xuất nông
nghiệp, chuyển đổi cơ cấu cây trồng vật nuôi làm đa dạng hoá sản phẩm cho
tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Song trước kia do điều kiện kinh tế c
ủa đất
nước chưa cho phép phát triển sâu rộng công nghệ viễn thám và GIS trong lĩnh

giải cao như vậy, viễn thám có thể xác định được kịp thời và chi tiết diễn biến
từng điểm cụ thể của bề mặt trái đất. Trong nhiều trường hợp số liệu viễn thám
là loại thông tin duy nhất được dùng để bổ sung, cung cấp mảng số liệu thiếu hụt,
nhấ
t là ở các vùng khó tiếp cận. Viễn thám kết hợp với hệ thống thông tin địa lý
và hệ thống định vị toàn cầu có thể xây dựng được những bản đồ hiện trạng với
độ chính xác cao đi cùng với nhiều thông tin hữu ích khác rất thuận tiện cho
người sử dụng. Vì vậy việc sử dụng các thông tin viễn thám, công nghệ GIS,

4
GPS và kết hợp với các quan trắc thu được từ bề mặt sẽ đáp ứng một cách
khách quan các thông tin cần thiết như thời gian, phạm vi, mức độ và vị trí của
các yếu tố KTTV, KTNN đáp ứng kịp thời và đa dạng các số liệu phục vụ cho
công tác nghiên cứu, đánh giá và dự báo, đặc biệt phục vụ cho công tác giám sát
và cảnh báo tác hại của thiên tai để có các biện pháp phòng tránh và ứng cứu kịp
thời.
Ngày nay, yêu cầu phục vụ phát triển kinh tế-xã hội nói chung và KTTV
nói riêng, nhất là đối với những đòi hỏi ngày càng cao của xã hội đối với công
tác phục vụ KTTV trên phạm vi cả nước thì việc nghiên cứu ứng dụng công
nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý là rất cần thiết. Những nghiên cứu
và ứng dụng công nghệ này sẽ tạo ra những cơ sở vật chất khoa học cao để
từng
bước đưa các sản phẩm viễn thám và GIS vào công tác phục vụ KTTV, phòng
tránh giảm nhẹ thiên tai, tăng cường năng lực phát triển khoa học công nghệ về
KTTV, thúc đẩy công tác nghiên cứu, giám sát, dự báo KTTV, KTNN trong thời
kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước là nhu cầu cấp bách.

Sự phát triển, ứng dụng công nghệ viễn thám trên thế giới và Việt Nam
Sự phát triển, ứng dụng công nghệ viễn thám trên thế giớ
i

5
Triển khai nghị quyết này, từng khu vực đã tổ chức thành lập các hội viễn
thám như: Hiệp hội viễn thám Châu Á, Mỹ La Tinh. Nhiều nước đã thành lập
các cơ quan hoặc trung tâm viễn thám Quốc gia, nhiều đề án viễn thám có tính
Quốc gia hoặc khu vực do cơ quan phát triển Liên hiệp quốc tài trợ đã ra đời.
Tất cả các sự kiện trên xảy ra đồng thời và mang tính quốc tế sâu rộng, đi
ều đó
khẳng định kỹ thuật viễn thám đã và đang trở thành công cụ đắc lực cho những
nhà nghiên cứu tự nhiên, môi trường và tác dụng của nó như một cuộc cách
mạng khoa học kỹ thuật
[30]
.
Ngày nay có rất nhiều loại vệ tinh, tàu vũ trụ điều tra thiên nhiên của
nhiều nước khác nhau như: Mỹ, Pháp, Nga, Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Cơ
quan vũ trụ châu Âu… Ngoài ra các trạm thu mặt đất hầu như giải khắp thế giới
như: Cecuaba (Brazil), Prince Albert (Canađa), Fairbank-Alaska, Greenbelt
(Mỹ), Kuwsuna (Thuy Điển), Fucino (Italia), Johannebug (Nam Phi), Hydeafbat
(Ấn Độ), Bangkok (Thái Lan), Bắc Kinh (Trung quốc), Tokyo (Nhật Bản),
Alicerping (Úc), Dacc (Bangladef), Jakata (Inđonessia)… đã thu được các số
liệ
u viễn thám từ các vệ tinh khác nhau cung cấp kịp thời số liệu cho nghiên cứu
và ứng dụng nghiệp vụ mang lại những hiệu quả kinh tế to lớn.
Công nghệ viễn thám trên thế giới đã được ứng dụng cụ thể trong các lĩnh
vực như sau:
1) Viễn thám ứng dụng trong quản lý sự biến đổi môi trường:
- Điều tra về sự biến đổi sử dụ
ng đất và lớp phủ;
- Xây dựng bản đồ lớp phủ thực vật;
- Nghiên cứu các quá trình sa mạc hoá và phá rừng;
- Giám sát thiên tai (hạn hán, lũ lụt, cháy rừng, bão, mưa đá, sương muối,…);

9) Viễn thám trong khảo cổ học:
- Phát hiện các thành phố cổ, các dòng sông cổ hay các di khảo cổ khác.
10) Viễn thám trong khí tượng:
- Đánh giá định lượng lượng mưa, giám sát, cảnh báo bão và lũ lụt, hạn hán;
- Đánh giá, dự báo dòng chảy, đánh giá tài nguyên khí hậu, phân vùng khí hậu
- Tích hợp các thông tin viễn thám với các thông tin quan trắc được từ bề mặt
phục vụ cho công tác điều tra cơ
bản, quản lý tài nguyên thiên nhiên và là nguồn
số liệu đầu vào cho các mô hình giám sát, cảnh báo và dự báo khí tượng thuỷ
văn và môi trường.
Về lĩnh vực này Cơ quan Khí tượng nhiều nước đã xây dựng các hệ thống
tích hợp các thông tin viễn thám, nhằm giám sát cán cân năng lượng và nước
như: hệ thống giám sát cán cân năng lượng và nước của Châu Âu “European
Energy and Water Balance Monitoring System” (EWBMS) đã được áp dụng rất
thành công ở Châu Âu đặc biệt là Hà Lan, Tây Ban Nha, ở Châu Phi; hệ thống
giám cán cân n
ăng lượng và nước của Trung Quốc “China Energy and Water
Balance Monitoring System”
Những kết quả từ các hệ thống này đã được ứng dụng trong rất nhiều
lĩnh vực. Sau đây là một số ứng dụng quan trọng:
Nông nghiệp:

- Dự báo và cảnh báo sớm năng suất mùa màng (Crop yield forecasting and
early famine warning)
- Giám sát và cảnh báo sớm châu chấu (Locust monitoring and early warning)
Thuỷ văn:

- Nghiên cứu cán cân nước cho từng vùng (Regional water balance studies)
- Kế hoạch phân phối nước (Water distribution planning)
- Quản lý nước (Real time water basin management)

ăm tới, sẽ
đưa ra những dự báo tin cậy trước 10 ngày, thay vì 3 đến 5 ngày như hiện nay.

Tình hình phát triển viễn thám và GIS ở Việt Nam
Ở Việt Nam kỹ thuật viễn thám được sử dụng từ năm 1976 (Viện điều tra
quy hoạch rừng). Mốc quan trọng đánh dấu sự phát triển viễn thám ở Việt Nam
là sự hợp tác nhiều bên trong chương trình vũ trụ Quốc tế (Inter Kosmos) nhân
chuyến bay v
ũ trụ Xô - Việt tháng 7 năm 1980. Đây là đợt thí nghiệm kỹ thuật
viễn thám đầu tiên ở Việt Nam có sự phối hợp 3 tầng nghiên cứu - Tầng vũ trụ
(tàu vũ trụ Coliut-7 đặt thiết bị MKF-6). Tầng máy bay (máy bay AH-30 đặt
thiết bị MKF-6) và tầng khảo sát mặt đất. Hai tầng mặt đất và máy bay đều tiến
hành đo phổ. Kết quả nghiên cứu của chương trình khoa học này là đã biế
t sử
dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào thành lập các bản đồ chuyên đề như: sử dụng đất,
địa chất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng v.v. Sau đó các dự án viện trợ Quốc tế
của UNDP và FAO như VIE76/011 và VIE 83/004 đã trang bị một số thiết bị kỹ
thuật Viễn thám cho Viện khoa học Việt Nam nay là Viện khoa học tự nhiên và
công nghệ Quốc gia.

8
Ngoài ra do yêu cầu cấp thiết một số ngành đã hình thành một số cơ sở
nghiên cứu và đưa tiến bộ kỹ thuật viễn thám vào ứng dụng ở một số ngành
chuyên môn như:
• Nhóm vệ tinh khí tượng, Trung tâm DBKTTVTƯ, Trung tâm KTTVQG, Bộ
Tài nguyên và Môi trường.
• Trung tâm Viễn thám Bộ Tài nguyên và Môi trường;
• Trung tâm Viễn thám và Geomatic, Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam;
• Phòng Viễn thám thuộc Viện Điều tra quy hoạch rừng, Bộ Nông nghiệp và

- Sử dụng mức xám phân tích ảnh bão, của Trần Đình Bá, năm 1985;
- Phương pháp sử dụng ảnh mây vệ tinh để đánh giá cường độ và xác định tâm
xoáy nhiệt đới, c
ủa Trần Đình Bá, năm 1986,

9
- Xử lý số ảnh vệ tinh GMS phục vụ phân tích mây, của Trần Đình Bá, Nguyễn
Công Thành, năm 1994.
- Sử dụng ảnh vệ tinh GMS khoanh vùng mưa lớn trong bão, của Trần Đình Bá,
Đào Kim, Hoàng Minh Hiền, năm 1995.
- Nghiên cứu phân bố mưa bão theo số liệu hiện có của ra đa MRL-5 Phủ Liễn,
của Trần Tấn Dũng, năm 1996.
- Bước đầu xác định khoanh vùng mưa lớn trong bão từ
ảnh vệ tinh địa tĩnh, của
Hoàng Minh Hiền, năm 2001.
Những nghiên cứu này đã góp phần không nhỏ trong việc ứng dụng
những thành quả cao của khoa học thế giới trong việc đánh giá và dự báo mưa,
giám sát và cảnh báo bão phục vụ sản xuất và đời sống của nhân dân, phòng
tránh giảm nhẹ tác hại của thiên tai. Song những nghiên cứu trước đây mới chỉ
dừng lại trong phạm vi phân tích đánh giá mây và bão mà ch
ưa có những nghiên
cứu đánh giá diễn biến liên quan đến bề mặt lục địa, một trong những ưu thế của
công nghệ viễn thám.
Từ những phân tích về Công nghệ Viễn thám ở trên thế giới và ở Việt
Nam, căn cứ vào thực tế công tác nghiên cứu Công nghệ Viễn thám ở Viện
Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, đề tài đã xác định mục tiêu
nghiên cứu như
sau:

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

dựng bản
đồ và hiển thị kết quả tính toán
8) Xây dựng thử nghiệm các bản tin và bản đồ (theo ảnh) về giám sát một số
yếu tố KTTV, KTNN trên trang Web của Viện KTTV.

Phương pháp nghiên cứu của đề tài
1) Phương pháp phân tích, xử lý, giải đoán ảnh viễn thám.
2) Phương pháp mô hình hóa động lực học giữa bề mặt và khí quyển.
3) Phương pháp tính toán thành phần khí tượng và các chỉ số thực v
ật sử dụng
số liệu các kênh phổ của viễn thám đang được áp dụng trên thế giới.
4) Phương pháp thống kê áp dụng trong khí hậu, khí hậu nông nghiệp.
5) Phương pháp nghiên cứu đánh giá điều kiện tài nguyên KTTV bằng các
thông tin viễn thám đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới.
6) Công nghệ GIS trong việc chuyển đổi lưới toạ độ, thành lập cơ sở dữ liệu,
thành lập các bản đồ số hoá.
Số liệu sử dụng trong nghiên cứu của đề tài
Để giải quyết những nội dung nêu trên của đề tài, tác giả đã sử dụng những
số liệu sau:
- Số liệu khí tượng thuỷ văn từ năm 2000-2008
- Số liệu đo đạc khảo sát thực địa năm 2006 và năm 2007
- Số liệu viễ
n thám: ảnh MODIS theo thời gian thu ảnh từ năm 2001 đến 2008
với 36 kênh ảnh, số liệu tổ hợp ảnh MODIS 8 ngày và 32 ngày. Số liệu ảnh
Landsat năm 2001 và năm 2004.

Một số kết quả thực hiện các mục tiêu của đề tài
Đối với mục tiêu 1

Đã đầu tư xây dựng được một số cơ sở vật chất khoa học kỹ thuật cơ bản

và 02 thạc sỹ sắp tốt nghiệp về chuyên ngành viễn thám và GIS.
- Các cán bộ đã được tham gia nhiều khoá họ
c về viễn thám do TT Viễn thám
tổ chức thuộc Dự án “Xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên thiên nhiên và
môi trường tại Việt Nam” do Trung tâm Viễn thám làm chủ đầu tư.
- Trong quá trình thực hiện đề tài các cán bộ của Phòng đã thành thạo xử lý giải
đoán ảnh viễn thám và đã có những nhận thức nhất định về việc ứng dụng
viễn thám trong các nghiên cứu sau này.
(Các hình ảnh về lớp học trong hình phụ l
ục 1 hình P1.2a,b,c)

Đối với mục tiêu 3

Đối với mục tiêu 3, bao hàm phần lớn nội dung khoa học của đề tài được thể
hiện ở các chương và các nội dung như sau:
- Chương 1: Một số loại vệ tinh và phương pháp tiền xử lý ảnh viễn thám.
- Chương 2: Nghiên cứu tính toán lựa chọn thông tin để đánh giá trạng thái lớp
phủ bề mặt
- Chương 3: Nghiên cứu tính toán lựa chọn thông tin để tính toán nhiệt độ lớ
p
phủ bề mặt và nhiệt độ mặt nước biển
- Chương 4: Ứng dụng ảnh viễn thám xây dựng mô hình giám sát và theo dõi
hạn hán ở Việt Nam.

12
- Chương 5: Nghiên cứu tính toán lựa chọn thông tin để đánh giá hiện trạng và
diễn biến ngập lụt ở Đồng bằng sông Cửu Long.
- Chương 6: Xây dựng cơ sở dữ liệu, bản đồ và trang thông tin viễn thám trên
website.
- Kết luận, kiến nghị và các phụ lục kèm theo.


© CCRS 1997)

VÖ tinh ®Þa tÜnh

VÖ tinh quÜ ®¹o cùc

Hình 1.1. Vệ tinh địa tĩnh và quỹ đạo cực
Dưới đây là một số tính năng và nhiệm vụ cơ bản của một số vệ tinh.
1.1.1 Vệ tinh GMS (Geostationary Meteo System)
Vệ tinh GMS của Nhật bay ở độ cao khoảng 36000 km với độ phủ rộng,
độ phân giải không gian ở băng nhìn thấy là 1km và băng hồng ngoại nhiệt là 4
km. Đặc biệt vệ tinh MTSAT có độ phân giải thời gian rất cao, tại cùng một địa

14
điểm cứ 30 phút lại có một ảnh chụp. Vì vậy vệ tinh MTSAT được ứng dụng rất
phổ biến trong khí tượng: theo dõi mây, mưa, bão 1.1.2. Vệ tinh NOAA
Vệ tinh NOAA của Mỹ mang đầu thu AVHRR gồm 5 kênh từ kênh nhìn
thấy đến kênh hồng ngoại và cận hồng ngoại. Độ phân giải không gian của vệ
tinh NOAA là 1,1 km với phạm vi chụp rộng 2400 km rất được ứng dụng trong
khí tượng thuỷ văn, khí tượng nông nghiệp và hải văn, tính toán các trường nhiệt

kiện thời tiết (có mây hay quang mây) và thời gian (ngày hay đêm). Dữ liệu
radar đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như nghiên cứu đại
dương (sóng biển, gió trên biển, hướng sóng, hướng gió, phát hiện vết dầu tràn
trên biển…), nông nghiệp (độ ẩm đất, dự báo năng suất mùa màng…), xây dựng
bản đồ DEM…
Một số dữ li
ệu radar chính trên thế giới

15
• Vệ tinh RADARSAT
Vệ tinh RADARSAT được phóng năm 1995, vệ tinh được chế tạo với sự
phối hợp của cơ quan hàng không Canada và Mỹ (NASA). RADARSAT có quỹ
đạo đồng trục với mặt trời, nghiêng 98,5
0
, độ cao bay của vệ tinh 798km. Thời
gian cho 1 quỹ đạo bay là 100,7 phút. RADARSAT hoạt động ở band C
(5,6cm), phần cực thẳng đứng (HH). Vệ tinh có nhiều mode chụp ảnh khác
nhau, cho các sản phẩm khác nhau về chiều rộng dải quét, về độ phân giải và
góc ép, thời gian hoạt động khoảng 5 năm.
• Tư liệu radar của Mỹ
Trung tâm NASA của Mỹ đã có sự phối hợp với nhiều công ty, tư nhân và
nhiều trung tâm nghiên cứ
u của các mức khác để nghiên cứu chế tạo và phóng
nhiều loại vệ tinh hoặc thiết kế các loại máy bay chụp ảnh radar khác nhau với
nguyên tắc chụp ảnh cũng có những sự khác nhau, có thể kể đến một số nguồn
tư liệu ảnh radar chính của Mỹ như sau:
- SEASAT-1: nghiên cứu môi trường biển, thu ảnh theo nguyên tắc cửa
đóng mở đồng thời của 2 hệ thống tạo
ảnh gọi là SIRA và SIRB (Shuttle
Imaging Radar).


16
Nam làm cơ sở so sánh hiệu chỉnh cho các dữ liệu vệ tinh MODIS. Dưới đây là
một số tính năng kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của hai loại vệ tinh này.

1.1.6. Vệ tinh TERRA, AQUA
a) Nguyên lý hoạt động của vệ tinh TERRA, AQUA với đầu đo MODIS
Vệ tinh TERRA và AQUA (còn được gọi là vệ tinh EOS-AM và EOS-PM)
được phóng lên quỹ đạo lần lượt ngày 18 tháng 12 năm 1999 và ngày 4 tháng 5
năm 2002 tại Caliofrnia (Hoa Kỳ). Trên vệ tinh này có các đầu đo sau:
- Bức xạ k
ế đo bức xạ phản xạ và phát xạ nhiệt (Advanced Spaceborne Thermal
Emission and Reflection Radiometer - ASTER)
- Đầu đo mây và năng lượng bức xạ của Trái đất (Clouds and the Earth’s
Radiant Energy System - CERES)
- Đầu đo phổ bức xạ tạo ảnh đa góc (Multi-angle Imaging Spectroradio-meter -
MISR)
- Đầu đo phổ bức xạ độ phân giải trung bình (Moderate Resolution
Spectroradiometer - MODIS)
- Đầu đo độ ô nhiễm của tầng đối lưu (Measurements of Pollution in the
Troposphere – MOPITT

phân giải không gian từ 250 m (băng1, 2), 500 m (băng 3 đến 7) và 1000 m
(băng 8 đến 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 (chlorophyll) trong nước biển, nhiệt độ mặt nước biển, nhiệt độ bề mặt lục
địa, bốc thoát hơi bề mặt lớp phủ, di
ễn biến các khối băng lục địa và đại dương.
Với tính năng như vậy, các dữ liệu MODIS được sử dụng ở nhiều tỷ lệ khác
nhau: tỷ lệ trung bình và nhỏ, hoặc về phương diện lãnh thổ, từ quy mô cấp
vùng, khu vực đến quy mô toàn cầu. Vệ tinh TERRA và AQUA mang đầu đo
MODIS ban ngày đi từ bắc xuống nam, qua xích đạo khoảng 10
h
30’ và 13
h
30
’
giờ địa phương, thời gian bay hết một vòng quanh Trái đất xấp xỉ 1
h
40
’
. Còn về
ban đêm thì chiều bay của vệ tinh ngược lại. Như vậy vệ tinh TERRA và AQUA
sẽ bay qua lãnh thổ Việt Nam một ngày bốn lần vào khoảng 10
h
30, 13
h
30
’
,
22
h

Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ
bề mặt Trái đất
6 1.628-1.625 0.5 km
Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ
bề mặt Trái đất

18
7 2.105-2.155 0.5 km
Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ
bề mặt Trái đất
8 0.405-0.420 1 km
Màu sắc thực vật phù du và sinh địa hoá
của đại dương
9 0.438-0.448 1 km
Màu sắc thực vật phù du và sinh địa hoá
của đại dương
10 0.483-0.493 1 km
Màu sắc thực vật phù du và sinh địa hoá
của đại dương
11 0.526-0.536 1 km
Màu sắc thực vật phù du và sinh địa hoá
của đại dương
12 0.546-0.556 1 km
Màu sắc thực vật phù du và sinh địa hoá
của đại dương
13 0.662-0.627 1 km
Màu sắc thực vật phù du và sinh địa hoá
của đại dương
14 0.673-0.683 1 km
Màu sắc thực vật phù du và sinh địa hoá

Nhiệt độ của mây và các đối tượng bao
phủ bề mặt Trái đất
32 11.770-12.270 1 km
Nhiệt độ của mây và các đối tượng bao
phủ bề mặt Trái đất
33 13.185-13.485 1 km Nhiệt độ đỉnh mây
34 13.485-13.785 1 km Nhiệt độ đỉnh mây
35 13.785-14.085 1 km Nhiệt độ đỉnh mây
36 14.085-14.385 1 km Nhiệt độ đỉnh mây 19
1.1.7. Vệ tinh Landsat
Ảnh Landsat là dữ liệu quan sát Trái đất độ phân giải cao thu từ các bộ
cảm trên một trong các vệ tinh Landsat của NASA. Các bộ cảm vệ tinh Landsat
thu được những ảnh toàn vẹn của bề mặt Trái đất một cách hệ thống. Người sử
dụng có thể lấy và dùng những ảnh này để nghiên cứu trạng thái và phân loại
thực vật, nghiên cứu bề mặt kiến trúc dân sinh trong phạm vi rộng, đánh giá sự
thành công của mùa vụ nông nghiệp, hoặc dùng nó cho nhiều ứng dụng
khác
[21,27]
. Hình 1.3. Quỹ đạo bay của vệ tinh Landsat

• Các đặc trưng kỹ thuật của Landsat
Ảnh từ các vệ tinh Landsat bắt đầu được thu từ năm 1972. Hiện nay có 6
vệ tinh Landsat đang hoạt động với 3 loại bộ cảm có chức năng khác nhau, tất cả
dữ liệu của hệ thống này đều sẵn có thông qua hệ thống cung cấp số liệu toàn


MSS

180

180 x 170

917

18
Landsat 4-5 TM 185 170 x 183 705 16
Landsat 7 ETM+ 185 170 x 183 705 16

Bảng 1.3. Các đặc tính hình học của Landsat
Vệ tinh Độ phân giải phổ
(
µ
m)
Band Độ phân giải
không gian
Landsat 1-3 MSS
Band 4: 0.50 - 0.60
Band 5: 0.60 - 0.70
Band 6: 0.70 - 0.80
Band 7: 0.80 - 1.10

Green
Red
Near IR
Near IR

Blue
Green
Red
Near IR
Mid IR
Thermal
Mid IR

30
30
30
30
30
120
30
ETM+
Band 1: 0.450 - 0.515
Band 2: 0.525 - 0.605
Band 3: 0.630 - 0.690
Band 4: 0.760 - 0.900
Band 5: 1.550 - 1.750
Band 6: 10.40 - 12.5
Band 7: 2.080 - 2.35

Blue
Green
Red
Near IR
Mid IR
Thermal

dụng và phần mềm xử lý.

1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM
Trước khi sử dụng
ảnh vệ tinh trong các mô hình số để tính toán các thành
phần khí quyển hoặc tính toán các sản phẩm dẫn xuất từ ảnh vệ tinh cần phải
loại bỏ một số sai số trên ảnh như: sự không ổn định về vị trí trên quỹ đạo của
vệ tinh và các hiện tượng nhiễu khí quyển. Quá trình này được gọi là tiền xử lý
ảnh (pre-processing).
Các công việc cần xử lý về cơ bản gồm: sắ
p xếp đồng bộ các ảnh vệ tinh
theo không gian và thời gian (registration); chuẩn hóa ảnh (normalization) sai số
do độ cong của bề mặt Trái đất, sai lệch góc nhìn của vệ tinh, sự nhiễu động về
giá trị đo đạc, hiện tượng lóe sáng từ chuyển động biểu kiến của mặt trời
[34]
.

1.2.1. Hiệu chỉnh bức xạ
1.2.1.1. Chuẩn hóa ảnh (normalization)
Nguyên nhân sinh ra sự không đồng nhất về các giá trị đo là sự chuyển
động liên tục của Trái đất và bầu khí quyển xung quanh Trái đất và sự suy yếu
bức xạ trên các kênh hồng ngoại do sự hấp thụ của khí quyển. Tùy thuộc vào sự
thay đổi góc chiếu mặt trời mà bức xạ tới đầu đo của vệ tinh dưới các góc khác
nhau, tạ
o nên hiện tượng không đồng nhất trên ảnh thu được, đặc biệt với thời
điểm sáng sớm và chiều tối.
Các công thức chuẩn hóa ảnh thị phổ thường sử dụng một số phương
pháp như sau:
Phương pháp của KNMI (Hà Lan):
Nếu cos(θ) < 0.2 thì đặt cos(θ) = 0.2; bức xạ hiệu chỉnh bằng bức xạ gốc