ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐỖ GIA HIẾU
NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN TRÍCH XUẤT ĐIỂM
NÓNG/CHÁY TỪ ẢNH VỆ TINH VÀ ỨNG DỤNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN CHÁY RỪNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Hà Nội - 2015
ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐỖ GIA HIẾU
NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN TRÍCH XUẤT ĐIỂM
NÓNG/CHÁY TỪ ẢNH VỆ TINH VÀ ỨNG DỤNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN CHÁY RỪNG
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm
Mã số: 60480103
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Thị Nhật Thanh
quá trình làm luận văn.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tất cả gia đình, bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ tôi
trong thời gian nghiên cứu đề tài cũng như trong cuộc sống. Tuy đã có những cố gắng
nhất định nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn còn nhiều thiếu sót và
hạn chế nhất định. Kính mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Đỗ Gia Hiếu
1
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iv
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ....................................................................... 3
Danh mục hình vẽ ...................................................................................................... 4
Danh mục bảng .......................................................................................................... 5
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 6
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ NHỮNG HỆ THỐNG THÔNG
TIN CHÁY RỪNG .................................................................................................... 8
1.1
TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM.................................................................... 8
1.1.1
Khái niệm cơ bản về viễn thám ................................................................ 8
THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN ĐIỂM NÓNG CHÁY .................................... 20
2.2.1
Mô tả thuật toán ..................................................................................... 20
2.2.2
Các mốc phát triển thuật toán MODIS ................................................... 22
2.2.3
Các bước thực hiện của thuật toán .......................................................... 22
2.2.4
Hiệu năng thuật toán .............................................................................. 28
2.2.5
Cách thức hoạt động của thuật toán ........................................................ 28
2.3
SẢN PHẨM ĐIỂM CHÁY .......................................................................... 29
Chương 3 PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN CHÁY RỪNG DỰA TRÊN
NỀN TẢNG FIRMS ................................................................................................ 32
3.1
3.3.2
Điều chỉnh phạm vị cảnh báo ................................................................. 43
3.3.3
Tích hợp thông tin bản đồ hành chính Việt Nam .................................... 45
3.3.4
Tích hợp dữ liệu trạm thu Đại học Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội ............ 48
3.3.5
Email cảnh báo....................................................................................... 51
Chương 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ................................................................. 52
4.1
Thực nghiệm và kết quả thuật toán trích xuất điểm nóng cháy. ..................... 52
4.2
Thực nghiệm và kết quả hệ thống. ................................................................ 54
4.3
Hướng nghiên cứu tiếp theo .......................................................................... 56
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 57
Vegetation Index
Global Fire Monitoring Center
European Forest Fire
Information System
Fire Information for Resource
Management
Tiếng Việt
Viễn thám
Hệ thống quan sát Trái đất
Hệ thống địa lý
Cơ quan vũ trụ và hàng không quốc gia
Mỹ.
Trung tâm nghiên cứu không gian
Pháp.
Vệ tinh khí tượng NOAA
Chỉ số thực vật
Trung tâm giám sát lửa toàn cầu.
Hệ thống thông tin cháy rừng châu Âu
Hệ thống quản lý tài nguyên thông tin
cháy rừng
4
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1. Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám ........................................................ 12
Hình 2.1. Cảm biến MODIS được gắn trên vệ tinh Terra và Aqua ............................. 17
Hình 2.2. Ảnh vệ tinh MODIS. .................................................................................. 18
Hình 2.3. Sự che phủ nước trên ảnh MODIS (những vùng chấm trắng) của hồ Rukwa
Bảng 2.2. Những kênh MODIS sử dụng để phát hiện đặc tính và hoạt động của lửa. . 21
Bảng 2.3. Dữ liệu sản phẩm điểm cháy dạng TXT ..................................................... 31
Bảng 2.4. Mô tả dữ liệu sản phẩm điểm cháy dạng TXT ............................................ 31
Bảng 3.1. Bảng cơ sở dữ liệu Fire_version................................................................. 39
Bảng 3.2. Bảng cơ sở dữ liệu ${prefix}_fire .............................................................. 40
Bảng 3.3. Bảng cơ sở dữ liệu grid_${gridSize}m ...................................................... 40
Bảng 3.4. Bảng cơ sở dữ liệu ${prefix}_aggr_${timePeriod}_${gridSize}m ............ 40
Bảng 3.5. Bảng cơ sở dữ liệu load_status ................................................................... 41
Bảng 3.6. Bảng cơ sở dữ liệu load_log ....................................................................... 41
Bảng 4.1. Mô tả cơ bản hệ thống FIRMS NASA và FIRMS UET .............................. 54
6
MỞ ĐẦU
Rừng là tài nguyên quý báu và có giá trị to lớn về nhiều mặt. Việc quản lý bảo
vệ và phát triển rừng là trách nhiệm và nghĩa vụ của các cấp, các ngành và của toàn xã
hội.Tuy nhiên, diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp, khả năng tự phục hồi vô cùng
chậm so với tốc độ mất rừng, mà một trong những nguyên nhân chính là cháy rừng.
Cháy rừng là một quá trình sinh lý phức tạp với nhiều tác động trực tiếp và gián
tiếp vào bầu khí quyển, sinh quyển và thủy quyển. Cháy rừng là một nguồn gốc quan
trọng gây biến đổi lớn về lượng khí thải ô nhiễm không khí tại nhiều khu vực trên Thế
giới. Cháy rừng thường xảy ra trên diện rộng tại những vùng có địa hình rừng núi phức
tạp khó đi lại, do đó việc quan trắc phát hiện cháy rừng bằng các phương pháp truyền
thống thường rất khó khăn.
Ở Việt Nam, cháy rừng là một hiểm họa thường xuyên xảy ra gây thiệt hại lớn
đến nền kinh tế cũng như hệ sinh thái rừng. Khi cháy rừng xảy ra, tài nguyên rừng bị
hủy hoại, môi trường sống biến đổi theo hướng tiêu cực thậm chí còn ảnh hưởng đến
tài sản và tính mạng của con người.
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và công nghệ
Tìm hiểu những vấn đề tổng quan về các điểm nóng cháy và những yếu tố ảnh hưởng
đến việc phát hiện ra những điểm nóng cháy tiềm tàng.
Luận văn dựa trên kết quả từ sự nghiên cứu về thuật toán phát hiện những điểm nóng
cháy thông qua các sóng phản hồi của một số kênh cận hồng ngoại thu nhận từ ảnh vệ
tinh MODIS và phân tích thiết kế cài đặt phát triển hệ thống thông tin quản lý theo dõi
và cảnh bảo nguy cơ cháy rừng ở Việt Nam một cách nhanh chóng và chính xác nhất.
Kết quả đạt được
Với những yêu cầu đề ra, luận văn đã đạt được những kết quả chính như sau:
-
Khái quát lý thuyết về viễn thám, ảnh vệ tinh và phương pháp phát hiện điểm
nóng cháy hiện nay.
Cài đặt thành công hệ thống quản lý các điểm nóng cháy trên máy chủ của
trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội.
Cải tiến hệ thống cho phù hợp với lãnh thổ Việt Nam. Kết quả cài đặt và cải
tiến được nêu chi tiết trong phụ lục của luận văn.
Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn được kết cấu gồm 3
chương:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ NHỮNG HỆ THỐNG
THÔNG TIN CHÁY RỪNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM.
Chương 2:THUẬT TOÁN TRÍCH XUẤT ĐIỂM NÓNG CHÁY TỪ ẢNH VỆ
TINH MODIS
Chương 3:PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN CHÁY RỪNG DỰA
TRÊN NỀN TẢNG FIRMS
8
1.1.2 Lịch sử phát triển của kỹ thuật viễn thám
Sự phát triển của ngành viễn thám qua các thời gian được tóm tắt trong bảng
1.1. Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập kỷ gần
đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu được thu nhận từ các vệ
tinh trên quỹ đạo của Trái đất vào năm 1960[2]. Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát
triển lâu đời, bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh. Từ thế kỷ XIX,
vào năm 1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đã đưa ra báo cáo công trình nghiên cứu
về hóa ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Sự phát triển của kỹ thuật viễn thám gắn
liền với sự phát triển của kỹ thuật chụp ảnh. Năm 1858,bức ảnh đầu tiên chụp bề mặt
Trái đất từ khinh khí cầu, được thực hiện do Gaspard Felix Toumachon – nhà nhiếp
9
ảnh gia người Pháp đã sử dụng khinh khí cầu bay ở độ cao 80 m để chụp ảnh từ trên
không, chụp ảnh vùng Bievre – Pháp; từ sự việc này mà năm 1858 được coi là năm
khai sinh ngành kỹ thuật viễn thám.Một trong những bức ảnh tiếp theo chụp bề mặt
Trái đất từ khinh khí cầu là ảnh vùng Bostom của tác giả James Wallace Black, 1860.
Năm 1894 Aine Lausedat đã khởi dẫn một chương trình sử dụng ảnh cho mục đích
thành lập bản đồ địa hình (Thomas, 1999).
Việc ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy nhanh sự phát triển mạnh mẽ
ngành chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, là các nguyên liệu
nhạy cảm với ánh sáng (photo). Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho
nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng nhìn
ảnh nổi (stereo). Khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc thông tin từ
ảnh có hiệu quả cao. Một ngành chụp ảnh, được thực hiện trên các phương tiện hàng
không như máy bay, khinh khí cầu và tàu lượn hoặc một phương tiện trên không khác,
gọi là ngành chụp ảnh hàng không. Các ảnh thu được từ ngành chụp ảnh hàng không
gọi là không ảnh.
Sự phát triển của ngành hàng không đã tạo nên một công cụ tuyệt vời trong việc
khoảng thời gian tương đối của các đối tượng trên mặt đất.
Trong vòng hơn thập kỷ gần đây kỹ thuật viễn thám được hoàn thiện dần dần
không những với những thiết bị thu đặc biệt mà nhiều nước dự kiến kế hoạch sẽ phóng
vệ tinh điều tra tài nguyên như Nhật, Ấn Độ, các nước châu Âu.
Tổ chức EOS phóng vệ tinh mang máy thu MODIS (100 kênh) và HIRIS (200
kênh) lên quỹ đạo. Nhiều phần mềm xử lý ảnh số đã ra đời làm cho nó thành một kỹ
thuật quan trọng trong việc điều tra điều kiện và đánh giá tài nguyên thiên nhiên quản
lý và bảo vệ môi trường.
Ngày nay,tia Laser cũng bắt đầu được ứng dụng trong viễn thám. Hiện nay nó
đang được ứng dụng chủ yếu cho các mục đích nghiên cứu khí quyển, làm bản đồ địa
hình và nghiên cứu lớp phủ bề mặt bằng hiệu ứng huỳnh quang.
Viễn thám ngày nay đã cung cấp những thông tin tổng hợp hoặc những thông
tin tức thời để có thể khắc phục một loạt các vấn đề thiên tai, theo dõi sự biến động
của các tài nguyên hồi phục (nước, sinh vật…)
Bảng 1.1. Tóm tắt sự phát triển của viễn thám qua các sự kiện
Thời gian (Năm)
1800
1839
1847
1850-1860
1873
1909
1910-1920
1920-1930
1930-1940
1940
1950
1950-1960
12 – 4-1961
1960-1970
1980-1990
1986
1990 đến nay
1.1.3 Những bước phát triển viễn thám ở Việt Nam
Kỹ thuật viễn thám đã được đưa vào sử dụng ở Việt Nam từ năm 1976 (Viện
Điều tra Quy hoạch Rừng).
Sự kiện quan trọng để đánh dấu sự phát triển của kỹ thuật viễn thám ở Việt
Nam là sự hợp tác nhiều bên trong khuôn khổ của chương trình vũ trụ quốc tế (Inter
Kosmos) nhân chuyến bay kết hợp Xô – Việt tháng 7 – 1980.
Kết quả nghiên cứu của các công trình khoa học này được trình bày trong hội
nghị khoa học về kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết các thành tựu khoa học của
chuyến bay vũ trụ Xô – Việt năm 1980 trong đó một phần quan trọng là kết quả sử
dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập một loạt các bản đồ chuyên đề như:
địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nước, thủy văn, rừng…
Ủy ban Nghiên cứu Vũ trụ Việt Nam đã hình thành một tiến bộ khoa học trọng
điểm “Sử dụng các thành tựu vũ trụ ở Việt Nam”mang số 48 – 07 trong đó có vấn đề
viễn thám. Chương trình trên tập trung vào các vấn đề:
-
-
Thành lập các bản đồ địa chất, địa mạo, địa chất thủy văn, hiện trạng sử dụng
đất rừng, biến động tài nguyên rừng, địa hình biến động của một số vùng cửa
sông vv…
Vấn đề nghiên cứu các đặc trưng phổ phản xạ.
Vấn đề nhận dạng trong viễn thám để xây dựng các cơ sở cho phần mềm xử lý
ảnh số.
Thông qua các dự án viện trợ quốc tế của UNDP và FAO như VIE 76/011 và
VIE 83/004 Viện khoa học Việt Nam là Trung tâm Khoa học tự nhiên và công
để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được gọi là bộ cảm biến. Bộ
cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét. Phương tiện mang các bộ cảm
biến được gọi là vật mang (tàu con thoi, vệ tinh, máy bay hay khinh khinh cầu …).
Hình 1.1 thể hiện nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám.
Hình 1.1. Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám
13
Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời,
năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được bộ cảm biến đặt
trên vật mang thu nhận. Các dữ liệu hoặc thông tin liên quan đến các vật thể và hiện
tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: nông
lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi trường…
Năng lượng sóng điện từ khi lan truyền qua môi trường khí quyển sẽ bị các
phân tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau tùy thuộc vào từng bước sóng cụ
thể. Để có thể hiểu rõ hơn cơ chế tương tác giữa sóng điện từ và khí quyển và việc
chọn phổ điện từ để sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám, những đặc điểm của dải
phổ điện từ thường được sử dụng trong kỹ thuật viễn thám được mô tả theo bảng 1.2.
Bảng 1.2. Đặc điểm của dải phổ điện từ sử dụng trong kỹ thuật viễn thám
Dải
phổ Bước sóng
điện từ
Tia cực tím 0,3 – 0,4µm
Đặc điểm
Hấp thụ mạnh bởi lớp khí quyển ở tầng cao (tầng
ozon), không thể thu nhận năng lượng do dải sóng
này cung cấp nhưng hiện tượng này bảo vệ con
14
Ảnh viễn thám (vệ tinh và máy bay) là những hình ảnh thu chụp được từ một
khoảng cách (độ cao) nào đó trên những giải sóng khác nhau, bằng các thiết bị khác
nhau. Một số đặc điểm của dữ liệu ảnh viễn thám theo Lê Văn Trung (2010)[3]:
Độ phân giải không gian: Diện tích nhỏ nhất trên mặt đất mà bộ cảm có thể phân
biệt được, là sự chi tiết có thể nhận thấy rõ trong một ảnh phụ thuộc vào độ phân
giải không gian của bộ cảm biến và phụ thuộc vào trường nhìn. Độ lớn của điểm
ảnh sẽ là đơn vị xác định độ phân giải không gian của hệ thống.
Độ phân giải phổ: Là số lượng kênh ảnh của một ảnh số về một khu vực nào đó, số
lượng kênh ảnh phụ thuộc vào khả năng ghi phổ của thiết bị ghi hay bộ cảm. Mô tả
khả năng của bộ cảm biến để xác định những khoảng bước sóng. Độ phân giải càng
cao thì dải bước sóng cho một kênh phổ càng hẹp.
Độ phân giải bức xạ: Là số bit dùng để ghi nhận thông tin (thang cấp độ xám), thể
hiện sự thay đổi nhỏ nhất của cường độ phản xạ sóng từ các vật thể được xác định
của bộ cảm biến.
Độ phân giải thời gian: Chiều dài thời gian mà một vệ tinh hoàn thành toàn bộ chu
kỳ bay quanh quỹ đạo để chụp lại khu vực xem xét trước đó. Một vùng chụp vào
các thời điểm khác nhau sẽ cho ra các thông tin về vùng đó chính xác hơn và nhận
biết được sự biến động của một khu vực.
1.1.5 Ứng dụng của viễn thám
Viễn thám được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác
nhau, trong đó bao gồm:
Nghiên cứu địa chất: Viễn thám từ lâu đã được ứng dụng để giải đoán các thông
tin địa chất. Dữ liệu viễn thám được dùng cho giải đoán là các ảnh máy bay, ảnh vệ
tinh và ảnh radar. Lĩnh vực dùng dữ liệu này có thể là địa mạo, cấu trúc địa chất, trầm
tích, khai khoáng, dầu mỏ, địa tầng, địa chất công trình, nước ngầm và các nghiên cứu
về địa chất môi trường.
tin cháy rừng.
1.2 TỔNG QUAN NHỮNG HỆ THỐNG THÔNG TIN CHÁY RỪNG
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
GFMC: Trung tâm giám sát hoạt động của lửa trên toàn cầu, đây là một hoạt
động của Liên hiệp quốc về giảm trừ thiên taithảm họa. GFMC cung cấp một cổng
thông tin toàn cầu chứa các tài liệu về cháy cho những vùng đất trống, có thể truy cập
công khai qua Internet.
EFFIS: Hệ thống thông tin cháy rừng ở châu Âu hỗ trợ các công tác bảo vệ
chữa cháy rừng tại các nước EU, cung cấp thông tin vềnhững đám cháy trên các vùng
đất hoang ở châu Âu tới Ủy ban và Nghị viện châu Âu một cách kịp thời và đáng tin
cậy. Hệ thống EFFIS phát hiện những khu vực nóng cháy dựa trên những thông tin của
cảm biến MODIS để xác định những khu vực trên mặt đất nóng hơn xung quanh. Hệ
thống đã giảm đi những cảnh báo sai bằng cách chỉ hiện thị những điểm nóng cháy
được phát hiện bởi hệ thống đáp ứng nhanh MODIS.
Canadian Wildland Fire:Hệ thống thông tin thông báo cháy của Canada về
những vùng đất hoang theo dõi điều kiện nguy hiểm hỏa hoạn trên khắp Canada. Hệ
thống sử dụng ảnh vệ tinh NOAA có độ phân giải thấp để định danh và xác định
những khu vực lửa hoạt động để ước tính mô hình hành vi của lửa và lượng khí thải
carbon từ các đám cháy…
16
Active Fire Mapping Program:Chương trình phát hiện cháy dựa trên dữ liệu
vệ tinh, hoạt động giám sát rừng bởi trung tâm ứng dụng viễn thám USDA nằm ở
thành phố Salt Lake, Utah. Chương trình cung cấp những phát hiện ở thời gian thực
trong các vùng lục địa Hoa Kỳ, Alaska, Hawaii và Canada. Nguồn dữ liệu của chương
trình là dữ liệu ảnh viễn thám MODIS.
Fire Watch: Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến của Cục Kiểm lâm Việt
Nam. Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến được xây dựng trên nền Web, là một hệ
30 phút sáng và 10 giờ 30 phút tối; vệ tinh AQUA sẽ bay qua lãnh thổ Việt Nam một
ngày hai lần vào lúc 1 giờ 30 phút chiều và 1 giờ 30 phút rạng sáng, do đó ở Việt Nam
sẽ thu được ảnh MODIS bốn lần trong một ngày. Do độ phân giải không gian – thời
gian và độ phân giải phổ của vệ tinh TERRA và AQUA cao nên dữ liệu vệ tinh được
ứng dụng rộng rãi trong nghiệp vụ. Các dữ liệu MODIS đã được đưa vào để 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 hơi bề
mặt lớp phủ, diễn biến lớp phủ băng lục địa và đại dương.
Hình 2.1. Cảm biến MODIS được gắn trên vệ tinh Terra và Aqua
18
Ảnh MODIS: Terra MODIS và Aqua MODIS xem được toàn bộ bề mặt của Trái
đất trong 1-2 ngày, thu thập dữ liệu 36 kênh phổ hoặc nhóm bước sóng. MODIS đóng
vai trò quan trọng trong kiểm chứng sự phát triển, toàn cầu hay khả năng tương tác của
các mô hình hệ thống Trái đất và có thể dự đoán chính xác sự thay đổi toàn cầu đủ để
giúp đỡ con người hoạch định, giải quyết đưa ra các quyết định đúng đắn bảo vệ môi
trường.
Hình 2.2. Ảnh vệ tinh MODIS.
Việc kiểm soát sâu rộng và chi tiết tác động của các đám cháy tới môi trường
trong một không gian rộng lớn trên toàn cầu không hề đơn giản, điều này chỉ có thể
thực hiện được thông qua việc sử dụng công nghệ cảm biến. Mặc dù vậy việc sử dụng
công nghệ này vẫn còn hạn chế cần được cải tiến, phát triển.
Các thuật toán MODIS phát hiện cháy dựa trên những phát triển cho AVHRR,
nhưng mang lại một số khả năng mới cho các cảm biến trường xa. Số kênh phổ của
MODIS là 36 kênh. Trong thiết kế MODIS, các kênh 3,75 µm đã được chuyển sang
3,95 µm để tránh hấp thụ hơi nước và để giảm bức xạ mặt trời 40%.
Dữ liệu ảnh MODIS được thu nhận từ hai hệ thống vệ tinh chính TERRA
ngày và 5km vào ban đêm.
Phủ thực vật đất: Điều kiện và năng suất được đặc trưng bởi chỉ số thực vật, được
hiệu chỉnh tác động của khí quyển, đất, phân cực và ảnh hưởng theo hướng phản xạ
bề mặt, kiểu phủ đất và năng suất nguyên thủy thực, chỉ số lá theo diện tích và bức
xạ hiệu lực mang tính quang hợp bị chắn.
Phản xạ về diện tích phủ của tuyết và băng trên biển.
Đo nhiệt độ bề mặt với độ phân giải 1km vào ban ngày và đêm với độ chính xác
của hiệu chỉnh tuyệt đối là 0.3 – 0.50 tại đại dương và mặt đất.
Màu của biển (phổ phát xạ của đại dương được đo 5%), dựa trên dữ liệu kênh phổ
trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại gần.
Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của ảnh MODIS
Kênh
phổ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Bước sóng
(µm)
0,620-0,670
Nghiên cứu đặc tính đất/mây.
Nghiên cứu về mầu nước biển,
phytopkankton, sinh-địa hóa học.
20
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
Nghiên cứu về hơi nước khí quyển.
Đo nhiệt độ bề mặt/mây.
Đo nhiệt độ khí quyển.
Mây ti.
Nghiên cứu về hơi nước trong khí
quyển.
11 µm, ký hiệu tương ứng là T4 và T11. Thiết bị đo đạc MODIS có 2 kênh 4 µm, đánh
số là 21 và 22, cả hai kênh này đều được thuật toán phát hiện điểm nóng cháy sử dụng.
Kênh 21 bão hòa ở mức gần 500 độ K, kênh 22 bão hòa ở 331 độ K. Kể từ thời
điểm mà kênh có độ bão hòa thấp số 22 kém sặc sỡ hơn và có một lỗi lượng tử hóa
nhỏ hơn, T4 có nguồn gốc hình thành từ chính kênh này là bất cứ khi nào. Tuy nhiên,
khi kênh 22 bão hòa hoặc đã bị mất dữ liệu, nó sẽ được thay thế bằng kênh bão hòa
cao để thành kênh T4. KênhT11 được tính toán từ kênh 11µm (kênh số31), nó bão hòa
ở xấp xỉ 400 độ K. Kênh 12µm (kênh số 32) được sử dụng cho sự che phủ của mây,
nhiệt độ sáng rực của chính kênh này được biểu hiện là T12.
Những kênh màu đỏ và cận hồng ngoại tổng hợp từ 250m đến 1 km được sử
dụng để loại bỏ những cảnh báo sai và sự che phủ của mây. Dải 500m của kênh 2.1
µm cũng được tổng hợp đến 1 km được sử dụng để loại bỏ những cảnh báo sai do
nước gây ra. Tóm tắt về tất cả các dải MODIS được sử dụng trong thuật toán được thể
hiện trong bảng sau.
Bảng 2.2.Những kênh MODIS sử dụng để phát hiện đặc tính và hoạt độngcủa lửa.
Kênh
1
Bước
Biểu
sóng (µm) hiện
0.65
Ƿ0.65
2
0.86
Ƿ0.86
Phát hiện điểm nóng cháy, sự che phủ của mây
Sự che phủ của mây
Copyright: Tài liệu đại học ©