BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN NHƯ HÙNG

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP
XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BỤI (PM10) TRONG KHÔNG KHÍ KHU VỰC
ĐÔ THỊ VIỆT NAM TỪ DỮ LIỆU
ẢNH VỆ TINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN NHƯ HÙNG

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP
XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BỤI (PM10) TRONG KHÔNG KHÍ KHU VỰC
ĐÔ THỊ VIỆT NAM TỪ DỮ LIỆU
ẢNH VỆ TINH

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
Mã số: 9520503
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS TRẦN VÂN ANH

giúp đỡ, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành luận án này.
Xin chân thành cảm ơn!


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC

............................................................................................................. iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ ...............................................................xii
MỞ ĐẦU

............................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................... 5
1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 5
1.1.1. Các phương pháp quan trắc bằng thiết bị đo ............................................ 5
1.1.2. Các phương pháp mô hình........................................................................ 5
1.1.3. Các phương pháp quan trắc bằng viễn thám ............................................ 6
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước .......................... 6
1.2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới .......................................... 6
1.2. 2. Tổng quan về những kết quả nghiên cứu trong nước ............................ 11
1.2.3. Đánh giá kết quả nghiên cứu trong nước và thế giới ............................. 17
1.3. Những vấn đề được phát triển trong luận án ................................................. 18
CHƯƠNG 2 . CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BỤI PM10 TỪ TƯ

CHƯƠNG 4 . THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BỤI PM10
TRONG KHÔNG KHÍ TỪ ẢNH VỆ TINH QUANG HỌC LANDSAT 8 OLI ..... 64
4.1. Khu vực thực nghiệm ..................................................................................... 64
4.2. Dữ liệu thử nghiệm ........................................................................................ 65
4.2.1. Dữ liệu ảnh vệ tinh quang học LANDSAT 8 OLI ................................. 65
4.2.2. Dữ liệu đo bụi mặt đất ............................................................................ 69
4.3. Thử nghiệm các phương pháp hiệu chỉnh khí quyển ..................................... 73
4.4. Kết quả thực nghiệm với từng ảnh vệ tinh độc lập ........................................ 75
4.4.1. Kết quả thực nghiệm với ảnh vệ tinh LANDSAT 8 OLI ngày
22/1/2015 .......................................................................................................... 76


v
4.4.2. Kết quả thực nghiệm ảnh vệ tinh LANDSAT 8 OLI chụp ngày 30/5/2015
.......................................................................................................................... 79
4.4.3. Đánh giá kết quả hồi quy tuyến tính với ảnh vệ tinh đơn thời gian ....... 82
4.5. Kết quả thực nghiệm với ảnh vệ tinh đa thời gian ......................................... 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 89
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .......................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 92
PHỤ LỤC

........................................................................................................... 101


vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ASTER


Air Pollution Index

Chỉ số ô nhiễm không khí

Air Quality Index

Chỉ số chất lượng không khí
Biến đổi khí hậu
Phương pháp hiệu chỉnh khí
quyển DDV
Giá trị số của kênh ảnh
Phương pháp hiệu chỉnh khí
quyển DOS
Bức xạ điện từ
Bức xạ điện từ
Vệ tinh EnviSAT
Cơ quan Hàng không vũ trụ
Châu Âu

AQI
BĐKH

DN

Dark Dense Vegetation
method
Digital Number

DOS


Land Imager/ Thermal
Infrared Sensor

Phương pháp hiệu chỉnh khí
quyển FLAASH
Thuật toán truy xuất sol khí từ
ảnh
Vệ tinh của Ấn Độ
Khí nhà kính
Vệ tinh quan sát Trái đất của
cơ quan hàng không vũ trụ
Mỹ
Ảnh vệ tinh LANDSAT 8
OLI/TIRS


vii

LANDSAT
ETM+
LANDSAT TM
LaSRC
LiDAR
MERIS-EnviSAT
MODIS
MODTRAN
NDVI
NIR

The Landsat Enhanced

Bụi có bán kính khí động học
≤ 10µm
Bụi có bán kính khí động học
≤ 2.5µm

PM10

Particulate Matter 10

PM2.5

Particulate Matter 2.5

RADAR

RAdio Detection And
Ranging

Viễn thám RADAR

RMSE

Root Mean Square Error

Sai số trung phương

SPOT

Pour l'Observation de la
Terre



viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Đặc điểm của dải phổ điện từ sử dụng trong kỹ thuật viễn thám ............. 32
Bảng 3.1. Các hệ số của phương pháp hiệu chỉnh khí quyển DOS .......................... 53
Bảng 3.2.Các hệ số của phương pháp hiệu chỉnh khí quyển LaSRC ....................... 53
Bảng 3.3. Các hệ số của phương pháp hiệu chỉnh khí quyển FLAASH ................... 54
Bảng 3.4. Các mô hình khảo sát phân tích tương quan và hồi quy ........................... 61
Bảng 3.5. Các thông số trong phương pháp phân tích ANOVA............................... 62
Bảng 4.1. Các kênh ảnh và độ phân giải không gian của ảnh LANDSAT 8 OLI .... 65
Bảng 4.2. Đặc điểm dữ liệu thử nghiệm ................................................................... 65
Bảng 4.3. Các thông số các kênh của ảnh LANDSAT 8 OLI chụp ngày 22/1/2015 67
Bảng 4.4. Các thông số các kênh của ảnh LANDSAT 8 OLI chụp ngày 30/5/2016 68
Bảng 4.5. Các thông số các kênh của ảnh LANDSAT 8 OLI chụp ngày
10/12/2016

............................................................................................................. 69

Bảng 4.6. Dữ liệu đo bụi tại thực địa bằng máy đo bụi DustTrack II ngày 22/01/2015
............................................................................................................. 70
Bảng 4.7. Dữ liệu đo bụi tại thực địa bằng máy đo bụi DustTrack II ngày
30/5/2015

............................................................................................................. 71

Bảng 4.8. Dữ liệu đo bụi tại thực địa bằng máy đo bụi DustTrack II ngày 10/12/2016
............................................................................................................. 72
Bảng 4.9. Phân tích hồi quy tuyến tính các phương pháp hiệu chỉnh khí quyển ...... 73
Bảng 4.10. Kết quả tính hồi quy chu kỳ ngày 22/1/2015, với sử dụng phản xạ khí

Bảng PL.2.4: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 22/1/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp
FLAASH

........................................................................................................... 110

Bảng PL.2.5: Kết quả tính hồi quy chu kỳ ngày 22/1/2015, với sử dụng phản xạ khí
quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp LaSRC (Landsat 8 Surface
Reflectance Code) ................................................................................................... 113
Bảng PL.2.6: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 22/1/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp
LaSRC

........................................................................................................... 113

Bảng PL.2.7: Kết quả chu kỳ ngày 30/5/2015, sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu
chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp hiệu chỉnh DOS ..................................... 116


x
Bảng PL.2.8: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 30/5/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp hiệu
chỉnh DOS

........................................................................................................... 116

Bảng PL.2.9: Kết quả tính hồi quy chu kỳ ngày 30/5/2015, sử dụng phản xạ khí quyển
khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp FLAASH ............................ 118
Bảng PL.2.10: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 30/5/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp

pháp FLAASH ........................................................................................................ 128
Bảng PL.3.5: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 22/1/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp
FLAASH

........................................................................................................... 128


xi
Bảng PL.3.6: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 30/5/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp
FLAASH

........................................................................................................... 131

Bảng PL.3.7: Kết quả tính hồi quy đa chu kỳ ảnh (chu kỳ ngày 22/1/2015 và
30/5/2015), với sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng
phương pháp LaSRC (Landsat 8 Surface Reflectance Code) ................................. 133
Bảng PL.3.8: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 22/1/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng phương pháp
LaSRC

........................................................................................................... 133

Bảng PL.3.9: Kết quả kiểm tra với các điểm đo trong cùng chu kỳ ngày 30/5/2015,
sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh phản xạ bề mặt bằng LaSRC .......... 136


xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

trắc tự động, liên tục giai đoạn 2011-2015 [13] ........................................................ 33
Hình 2.10. Biểu đồ diễn biến chỉ số chất lượng không khí AQI ở 5 trạm quan trắc tự
động, liên tục giai đoạn 2011 - 2015 [13] ................................................................. 34
Hình 2.11. Biểu đồ số ngày có AQI>100 do thông số PM10 cao ở 5 trạm quan trắc
tự động, liên tục giai đoạn 2011 - 2015 [13] ............................................................. 34
Hình 2.12. Biểu đồ thống kê số ngày có nồng độ PM10 và PM2,5 trung bình 24h
không đạt QCVN 05:2013 ở các trạm chịu ảnh hưởng của giao thông đô thị giai đoạn
2011 - 2015 [13] ........................................................................................................ 35
Hình 2.13. Biểu đồ diễn biến nồng độ bụi theo các tháng giai đoạn 2011 – 2015 tại
trạm Nguyễn Văn Cừ, Hà Nội [13] ........................................................................... 35
Hình 2.14. Biểu đồ xu hướng biến đổi theo mùa nồng độ các loại bụi PM1-PM2.5PM10 ở Nha Trang giai đoạn 2012 - 2015 [13] ........................................................ 36
Hình 2.15. Biểu đồ xu hướng biến đổi theo mùa nồng độ các loại bụi PM2.5,
PM10

............................................................................................................. 36

tại trạm Đồng Khởi, Biên Hòa, Đồng Nai [13] ......................................................... 36
Hình 2.16. Biểu đồ diễn biến nồng độ các loại bụi PM10, PM2.5, PM1 trong ngày
tại một số trạm không khí tự động [13]..................................................................... 37
Hình 2.17. Biểu đồ diễn biến nồng độ TSP trong không khí xung quanh tại một số
khu dân cư trên toàn quốc giai đoạn 2011 - 2015 [13] ............................................. 37
Hình 2.18. Biểu đồ diễn biến nồng độ TSP trong không khí xung quanh tại một số
đô thị và vùng ven đô thị giai đoạn 2011- 2014 [13] ................................................ 38
Hình 2.19. Biểu đồ diễn biến nồng độ NO2 trung bình năm tại một số trạm quan trắc
tự động liên tục [13] .................................................................................................. 39


xiv
Hình 2.20. Biểu đồ diễn biến nồng độ NO2 trung bình năm một số khu dân cư
giai đoạn 2011 - 2015 [13] ........................................................................................ 39



xv
Hình 4.4. Ảnh LANDSAT 8 OLI chụp ngày 30/5/2015 với tổ hợp kênh (4,3,2) .... 67
Hình 4.5. Ảnh LANDSAT 8 OLI chụp ngày 10/12/2016 với tổ hợp kênh (4, 3, 2) 68
Hình 4.6. Sơ đồ vị trí đo bụi tại thực địa ngày 22/01/2015 ...................................... 70
Hình 4.7. Sơ đồ vị trí đo bụi tại thực địa ngày 30/05/2015 ...................................... 71
Hình 4.8. Sơ đồ vị trí đo bụi tại thực địa ngày 10/12/2016 ...................................... 72
Hình 4.9. Bản đồ phân bố bụi PM10 chu kỳ ngày 22/1/2015 được tính dựa trên 4
kênh ảnh sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh khí quyển. (a) Phương pháp
DOS; (b) Phương pháp FLAASH; (c) Phương pháp LaSRC ................................... 74
Hình 4.10. Bản đồ phân bố bụi PM10 chu kỳ ngày 30/05/2015 được tính dựa trên 4
kênh ảnh sử dụng phản xạ khí quyển khi đã hiệu chỉnh khí quyển. (a) Phương pháp
DOS; (b) Phương pháp FLAASH; (c) Phương pháp LaSRC ................................... 74
Hình 4.11. Đánh giá tính tương quan giữa giá trị đo bụi thực địa và giá trị trính theo
mô hình ngày 22/1/2015. (a) 22/1/2015; (b) 30/5/2015; (c) 10/12/2016 .................. 78
Hình 4.12. Đánh giá tính tương quan giữa giá trị đo bụi thực địa và giá trị tính theo
mô hình ngày 30/5/2015. (a) 22/1/2015; (b) 30/5/2015; (c) 10/12/2016 .................. 81
Hình 4.13. Bản đồ phân bố bụi PM10 được tính toán sử dụng phản xạ khí quyển của
4 kênh ảnh LANDSAT 8OLI (Kênh 1 - Coastal aerosol; Kênh 2- Blue; Kênh 3 Green; Kênh 4 - Red). (a) Ảnh chụp ngày 22/1/2015; (b) Ảnh chụp ngày
30/5/2015

............................................................................................................. 82

Hình 4.14. Bản đồ phân bố bụi PM10 được tính toán mô hỉnh sử dụng 4 kênh ảnh
(Kênh 1 - Coastal aerosol; Kênh 2- Blue; Kênh 3 - Green; Kênh 4 - Red) trên ảnh đa
thời gian 22/1/2015 và 30/5/2015. (a) Ảnh ngày 22/1/2015; (b) Ảnh chụp 30/05/2015
............................................................................................................. 85
Hình 4.15. Bản đồ PM10 kết quả kiểm tra mô hình đa chu kỳ (chu kỳ ngày 22/1/2015
và 30/5/2015) sử dụng phản xạ khí quyển bằng phương pháp hiệu chỉnh khí quyển

Theo kết quả nghiên cứu công bố tại Diễn đàn Kinh tế thế giới Davos năm
2017, Việt Nam nằm trong số 10 quốc gia có chất lượng không khí thấp, đứng thứ
123 trong tổng số 132 nước. Hầu hết các thành phố lớn đều bị ô nhiễm bụi, đặc biệt
là ở các nút giao thông chính, các khu vực có công trường xây dựng và khu công
nghiệp. Đối với Hà Nội, theo số liệu thống kê của công ty ARIA Technologies (Công
ty chuyên cung cấp giải pháp phần mềm tính toán, mô phỏng ô nhiễm môi trường
không khí và hỗ trợ dự báo khí tượng) của Pháp cho thấy, mỗi năm Hà Nội có tốc độ
tăng bình quân các phương tiện giao thông từ 12% - 15%, các phương tiện này góp
phần lớn vào lượng phát thải độc hại như SO2, NOX và nguồn gây ô nhiễm chính là
giao thông, thể hiện ở hàm lượng bụi PM10 cao gấp 4 lần mức khuyến cáo của WHO.
Còn theo số liệu của Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường Việt
Nam cho thấy, ở các đô thị Việt Nam, nồng độ bụi mịn trong đó có PM10 ở các thành
phố lớn đã vượt quá ngưỡng tiêu chuẩn rất nhiều lần so với quy chuẩn Việt Nam và
trong thời gian 1/3 số ngày trong năm. Tại nhiều nút giao thông như Kim Liên - Giải
Phóng, Phùng Hưng - Hà Đông, những khu vực đông dân cư, nồng độ bụi thường cao


2
hơn mức cho phép, có lúc lên gấp 7 lần. Các khí ô nhiễm khác như CO, SO2 đang có
xu hướng tăng.
Ảnh vệ tinh được nghiên cứu sử dụng ở Việt Nam bắt đầu từ những năm 80
của thế kỷ trước. Các ảnh vệ tinh chủ yếu được sử dụng tập trung vào các lĩnh vực
trắc địa và bản đồ, địa chất, lâm nghiệp, nông nghiệp, hải dương học, và một số lĩnh
vực khác. Hiện nay, Việt Nam vẫn đang giám sát chất lượng không khí dựa trên nội
duy số liệu đo từ các trạm quan trắc tự động, đây là phương pháp có độ chính xác
cao. Tuy nhiên, mức độ bao quát không rộng và chi phí rất tốn kém. Việc sử dụng tư
liệu ảnh vệ tinh để phục vụ giám sát chất lượng không khí gần như chưa được nghiên
cứu ứng dụng rộng rãi do thiếu các số liệu quan trắc và những nghiên cứu về cơ sở
khoa học ảnh hưởng của các hạt bụi nhỏ trong không khí đến đặc điểm phản xạ của
các bước sóng điện từ thu nhận tại bộ cảm. Với khả năng cung cấp thông tin kịp thời,

nhận tại bộ cảm vệ tinh của vệ tinh quang học dưới tác động của các hạt bụi nhỏ trong
không khí;
- Nghiên cứu về các phương pháp đo đạc xác định nồng độ bụi mặt đất;
- Nghiên cứu đề xuất mô hình hồi quy tuyến tính xác định nồng độ bụi không
khí (PM10) từ dữ liệu ảnh vệ tinh quang học và dữ liệu đo bụi mặt đất tại cùng thời
điểm.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập, thống kê và xử lí số liệu: Tiến hành
điều tra, khảo sát hiện trạng thực tế khu vực nghiên cứu; thu thập thống kê và xử lí
số liệu đo chất lượng không khí từ các trạm đo mặt đất và dữ liệu ảnh vệ tinh;
- Phương pháp kiểm chứng: So sánh, kiểm chứng các kết quả xác định chất
lượng không khí từ các trạm đo trực tiếp ngoài thực địa với kết quả xác định chất
lượng không khí từ mô hình đề xuất;
- Phương pháp viễn thám: Sử dụng các kỹ thuật xử lý dữ liệu viễn thám để
chiết xuất các thông tin trên ảnh phục vụ cho các thực nghiệm của nghiên cứu;
- Phương pháp hồi quy: Sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính đa biến để
xây dựng mô hình tương quan giữa giá trị đo bụi mặt đất và phản xạ khí quyển xác
định trên ảnh vệ tinh quang học.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
7.1. Ý nghĩa khoa học của luận án
- Đã xác lập được cơ sở khoa học và phương pháp luận tích hợp dữ liệu ảnh
vệ tinh Landsat OLI và dữ liệu quan trắc mặt đất để xác định nồng độ bụi PM10 trong
các đô thị Việt Nam
- Xây dựng được quy trình phương pháp xác định nồng độ bụi không khí
(PM10) từ dữ liệu ảnh vệ tinh quang học.
7.2. Ý nghĩa thực tiễn của luận án
- Kết quả nghiên cứu của luận án có thể được ứng dụng để xác định được nồng
độ bụi PM10 trong không khí ở các đô thị Việt Nam nói chung và của thành phố Hà



Danh mục công trình công bố của tác giả
Phụ lục
Luận án được trình bày trong 137 trang, 54 hình vẽ và sơ đồ, 52 bảng biểu.


5
CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Đặt vấn đề
Vấn đề nghiên cứu ô nhiễm môi trường không khí ngày càng trở nên cần thiết,
vì nó liên quan trực tiếp tới sự sinh tồn của con người. Cùng với sự phát triển của kỹ
thuật viễn thám và các thiết bị quan trắc môi trường, các nhà khoa học trên thế giới
đã có nhiều những nghiên cứu đề xuất các phương pháp xác định nồng độ bụi trong
không khí từ phạm vi hẹp tại vị trí điểm đo đến những phạm vi rộng cho cả thành
phố. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam hiện nay, để nghiên cứu và giám sát tình
trạng ô nhiễm không khí có 3 phương pháp cơ bản sau:
1.1.1. Các phương pháp quan trắc bằng thiết bị đo
Phương pháp quan trắc trực tiếp bằng thiết bị đo là phương pháp kinh điển
trong nghiên cứu môi trường không khí. Phương pháp này có hai cách thức thực hiện:
một là quan trắc trực tiếp từ các nguồn ô nhiễm và hai là quan trắc theo khu vực rộng
với nhiều điểm đo. Các yếu tố động lực và hóa học khí quyển có thể đo đạc dễ dàng
bằng các thiết bị đo khí tượng và hóa học đặt tại các nguồn gây ô nhiễm (ống khói,
bãi rác…) hoặc được đặt trên các thiết bị lưu động như máy bay, xe lửa hoặc ô tô.
Phương pháp này cho phép cung cấp các dữ liệu theo phương thẳng đứng cụ thể cho
một điểm duy nhất. Các bộ dữ liệu này đặc biệt hữu ích cho việc phân tích xu hướng
trong không gian dài, đo lường bán liên tục ô nhiễm không khí. Các phương pháp này
có thể cung cấp các phép đo với quy mô rộng, chi tiết về các quá trình khí quyển quan
trọng và đo đạc nồng độ chất ô nhiễm với độ phân giải theo thời gian và không gian
tốt. Nhưng đây là phương pháp đòi hỏi chi phí rất lớn về trang thiết bị. Đối với Việt
Nam rất khó khăn về kinh phí để có thể tiếp cận phương pháp này.
1.1.2. Các phương pháp mô hình

sát ô nhiễm môi trường không khí sẽ giúp đánh giá được mức độ ô nhiễm trên diện
rộng.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước
1.2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới
Từ những năm đầu thập kỷ 70 khi vệ tinh dân sự giám sát tài nguyên bề mặt
Trái đất LANDSAT-1 của Mỹ được đưa lên quỹ đạo, các nhà khoa học ở các nước
phát triển đã tiến hành nghiên cứu ô nhiễm môi trường không khí bằng tư liệu ảnh
viễn thám dựa trên đặc điểm tán xạ của sóng điện từ trên các hạt bụi ô nhiễm trong
khí quyển. Theo Ohring G. và cộng sự (1973) [59] thì ô nhiễm không khí chủ yếu
xảy ra ở tầng đối lưu của khí quyển, tạo thành một lớp mù khí quyển và gọi là lớp sol
khí (aerosol). Các nhà khoa học đã đề xuất nhiều phương pháp khác nhau để xác định
ô nhiễm không khí từ dữ liệu ảnh vệ tinh như sau:
- Phương pháp ước lượng nồng độ bụi ở khu vực đô thị sử dụng tỷ số giữa các
kênh phổ của tư liệu LANDSAT TM: Năm 1984, Carnahan W. H., Mausel P. W.,


7
Zhou G. P đã đề xuất phương pháp ước lượng nồng độ bụi ở khu vực đô thị sử dụng
tỷ số giữa các kênh phổ của tư liệu LANDSAT TM [23]. Trong nghiên cứu này, tác
giả sử dụng phương pháp phân tích tỉ số của các kênh ảnh LANDSAT TM như sau:
1/2, 1/3, 1/4, 1/5 và 1/6 và các ước tính về nồng độ hạt có nguồn gốc từ các ảnh tỷ lệ
và được kiểm tra qua độ phản xạ thấp tại các vị trí nước đục và đường cao tốc bê
tông. Từ phân tích dữ liệu, đối với nước thì mô hình tăng nồng độ hạt có liên quan
đến các giá trị tỷ lệ giảm trong tất cả các kết hợp băng tần được sử dụng. Kết quả cụ
thể, các giá trị tỷ số kênh ảnh 1/4 tuân theo mô hình dự đoán, trong khi 1/6 có các tỷ
số bị đảo ngược so với giá trị dự kiến.
- Phương pháp xác định độ dày quang học của sol khí từ dữ liệu vệ tinh bằng
cách sử dụng hiệu ứng làm mờ tán xạ [68]. Phương pháp này đã được áp dụng để xác
định sol khí ở khu vực Châu Phi phía Nam sa mac Saharan từ dữ liệu ảnh vệ tinh
LANDSAT TM. Bằng cách giả định phản xạ mặt đất là không đổi, các tín hiệu vệ