Nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám xác định lượng nước bốc hơi do bức xạ mặt trời tại lưu vực sông Cầu.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.57 MB, 147 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ
------------------o0o------------------
NGUYỄN VĂN HÙNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM XÁC
ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC BỐC HƠI DO BỨC XẠ MẶT TRỜI
TẠI LƯU VỰC SÔNG CẦU
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, NĂM 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ
------------------o0o------------------
NGUYỄN VĂN HÙNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM XÁC
ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC BỐC HƠI DO BỨC XẠ MẶT TRỜI
TẠI LƯU VỰC SÔNG CẦU
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
MÃ SỐ: 62.52.05.03
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TSKH. LƯƠNG CHÍNH KẾ
2. TS. ĐÀO NGỌC LONG
HÀ NỘI, NĂM 2017
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng bản thân tơi.
Tồn bộ q trình nghiên cứu được tiến hành một cách khoa học, các số liệu, kết quả
trình bày trong luận án là chính xác, trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận án
Nguyễn Văn Hùng
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận án“Nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám xác
định lượng nước bốc hơi do bức xạ Mặt Trời tại Lưu vực Sông Cầu”, Tôi đã nhận
được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của tập thể lãnh đạo, các nhà khoa học, cán
bộ, chuyên viên Cục Viễn thám quốc gia; tập thể Ban Lãnh đạo Viện Khoa học Đo
đạc và Bản đồ. Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ đó. Tơi xin bày
tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TSKH. Lương Chính Kế, TS. Đào Ngọc Long những thầy
giáo trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho Tơi hồn thành luận án này.
Tơi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp của Tôi đang công tác tại Cục
Viễn thám quốc gia, Viện Khoa học Đo đạc và Bản Đồ, các Trường Đại học Mỏ địa
chất Hà Nội, Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội và gia đình đã động viên, khích lệ,
tạo điều kiện và giúp đỡ Tơi trong suốt q trình thực hiện và hoàn thành luận án này.
Tác giả luận án
Nguyễn Văn Hùng
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii
MỤC LỤC..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.................................................................................. ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ................................................................. xii
MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
6.1.
6.2.
7.
8.
Tính cấp thiết của luận án.................................................................................. 1
Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................... 2
Nội dung nghiên cứu........................................................................................... 2
Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 3
Phạm vi nghiên cứu............................................................................................. 3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án...................................................... 4
Ý nghĩa khoa học:.................................................................................................. 4
Ý nghĩa thực tiễn:................................................................................................... 4
Luận điểm bảo vệ của luận án........................................................................... 4
Những điểm mới của luận án............................................................................. 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỐC THOÁT HƠI NƯỚC DO BỨC XẠ MẶT
TRỜI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 6
1.1.
Các khái niệm cơ bản về bốc thoát hơi nước và các yếu tố ảnh hưởng đến
bốc thoát hơi nước......................................................................................................... 6
1.1.1. Các khái niệm cơ bản về bốc thoát hơi nước................................................... 6
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến bốc thoát hơi nước................................................ 9
1.2.
Tổng quan các phương pháp truyền thống xác định lượng bốc thoát hơi
nước……………………............................................................................................... 10
1.2.1. Nhóm phương pháp trực tiếp xác định lượng bốc thốt hơi nước ngồi thực
địa……………………………...................................................................................... 10
1.2.2. Nhóm phương pháp thực nghiệm sử dụng số liệu quan trắc khí tượng..........11
1.3.
Tổng quan các nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám xác định lượng bốc
thoát hơi nước do năng lượng bức xạ Mặt Tr ời................................................... 13
1.3.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới................................................ 13
1.3.2. Tổng quan về những kết quả nghiên cứu trong nước.................................... 17
1.4.
Đánh giá kết quả nghiên cứu trong nước và trên thế giới......................19
1.5.
Những vấn đề được phát triển trong luận án........................................... 23
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH LƯỢNG BỐC THOÁT HƠI NƯỚC
THỰC TẾ BỀ MẶT ĐẤT DỰA VÀO NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI
CHIẾT XUẤT TỪ TƯ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM..................................................... 24
2.1.
2.1.1.
Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên....................................24
Đặc tính phản xạ phổ của thực vật................................................................. 24
iv
2.1.2. Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng......................................................... 26
2.1.3. Khả năng phản xạ phổ của nước.................................................................... 28
2.1.4. Sự phản xạ phổ của các đối tượng trong đô thị............................................. 30
2.2.
Cơ sở khoa học ứng dụng tư liệu viễn thám xác định lượng bốc thoát hơi
nước từ năng lượng bức xạ Mặt Tr ời..................................................................... 31
2.2.1. Phương pháp cân bằng năng lượng bề mặt đất.............................................. 31
2.2.2. Vai trò của tư liệu viễn thám trong việc xác định các tham số để tính lượng bốc
thoát hơi nước…………………................................................................................... 32
2.2.2.1. Xác định các tham số tính bức xạ rịng hấp thụ bởi bề mặt đất....................32
2.2.2.2. Xá c đ ịn h cá c tha m s ố tính Thơn g nh iệt b ề mặt đất .......................... 33
2.2.2.3. Xác định các tham số tính năng lượng nhiệt cảm ứng H............................... 33
2.2.2.4. Xác định các tham số tính năng lượng nhiệt ẩn LE.................................... 33
2.3.
Phương pháp viễn thám xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề
mặt đất.......................................................................................................................... 35
2.3.1. Chiết xuất năng lượng bức xạ ròng trung bình ngày hấp thụ bởi mặt đất........35
2.3.1.1. Hiệu chỉnh bức xạ ảnh vệ tinh........................................................................ 35
2.3.1.2. Tính tốn suất phân sai bề mặt đất α............................................................. 41
2.3.1.3. Bức xạ sóng ngắn (RS↓) 41
2.3.1.4. Bức xạ của sóng dài (RL↑ )............................................................................ 42
2.3.1.5. Bức xạ tới sóng dài RL↓………........................................................................................................................44
2.3.1.6. Bức xạ rịng hấp thụ bởi bề mặt đất trung bình giờ Rni....................................................45
2.3.1.7. Bức xạ rịng trung bình ngày hấp thụ bởi bề mặt đất Rnd...............................................45
2.3.1.8. Phương pháp FAO-56 PM tính bức xạ rịng trung bình ngày.......................45
2.3.2. Xác định lượng bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất theo ngày.....................46
2.3.2.1. Xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất theo Phương pháp chỉ
số cân bằng năng lượng bức xạ bề mặt giản lược S-SEBI.......................................... 46
2.3.2.2. Tính tốn bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất theo phương pháp PriestleyTaylor……………………………………........................................................................... 48
2.4.
Đề xuất ứng dụng phương pháp xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế
bề mặt đất từ năng lượng bức xạ Mặt Trời chiết xuất từ ảnh viễn thám...............49
2.4.1. Lựa chọn phương pháp S-SEBI..................................................................... 49
v
2.4.2.
2.5.
Đề xuất giải pháp nâng cao độ chính xác của phương pháp S-SEBI..................51
Kết luận Chương 2........................................................................................ 51
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH LƯỢNG BỐC THOÁT HƠI NƯỚC
THỰC TẾ BỀ MẶT ĐẤT CỦA LƯU VỰC SÔNG CẦU BẰNG SỬ DỤNG TƯ
LIỆU ẢNH LANDSAT-7............................................................................................. 52
3.1.
Đặc điểm vị trí địa lý tự nhiên.................................................................... 52
3.1.1. Vị trí địa lý…………. ..................................................................................... 52
3.1.2. Đặc điểm về địa hình...................................................................................... 52
3.1.3. Đặc điểm về khí hậu....................................................................................... 54
3.1.4. Thổ nhưỡng…………..................................................................................... 58
3.1.5. Thảm phủ thực vật.......................................................................................... 59
3.1.6. Mạng lưới sông suối....................................................................................... 59
3.2.
Thực nghiệm xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất của
Lưu vực Sông Cầu bằng sử dụng tư liệu ảnh LANDSAT-7 theo phương pháp
lựa chọn S-SEBI......................................................................................................... 59
3.2.1. Dữ liệu đầu vào............................................................................................... 59
3.2.2. Đề xuất quy trình tính tốn lượng bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất theo
phương pháp S-SEBI………….................................................................................... 63
3.2.3. Chiết xuất năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày hấp thụ bởi bề mặt đất Rnd
từ ảnh LANDSAT-7…………...................................................................................... 65
3.2.3.1. Tiền xử lý ảnh viễn thám................................................................................ 65
3.2.3.2. Tạo ảnh suất phân sai bề mặt đất α............................................................... 65
3.2.3.3. Tạo ảnh chỉ số thực vật NDVI........................................................................ 67
3.2.3.4. Tạo ảnh phát xạ bề mặt εo...........................................................................................................................68
3.2.3.5. Tính ảnh nhiệt độ bề mặt Ts và nhiệt độ không khí Ta.................................. 68
3.2.3.6. Tạo ảnh bức xạ rịng hấp thụ bởi bề mặt đất trung bình ngày......................73
3.2.4. Xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa tại Lưu vực Sông
Cầu dựa vào năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày chiết xuất từ ảnh viễn thám theo
phương pháp S- SEBI…………..................................................................................... 78
3.2.4.1. Tỷ phần bốc thoát hơi nước tức thời ETFi....................................................................................78
3.2.4.2. Bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất trung bình ngày ETa (mm/ngày)......79
3.2.5. Thành lập phương trình xác định hệ số “liên hệ c”....................................... 82
3.2.6. Khảo sát xác định tham số a sử dụng trong phương pháp Priestley-Taylor phù
hợp với điều kiện địa hình và khí hậu của Lưu vực Sơng Cầu của Việt Nam...........87
3.2.7. Khảo sát bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo theo phương pháp FAO-56 PM từ
năng lượng bức xạ ròng chiết xuất từ các phương pháp khác nhau............................ 90
vi
3.2.8. Khảo sát mối quan hệ giữa bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT với các
tham số Albedo, NDVI, Ts_DEM và Rnd_ VT tính tốn từ ảnh viễn thám.................93
3.2.9. Tính ảnh bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT dựa vào chỉ số thực vật
NDVI…………………………..................................................................................... 94
3.2.10. Xác định hệ số cây trồng Kc.......................................................................... 97
3.2.11. Khảo sát bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT3 theo phương pháp SSEBI với các tham số ETo_Rnd_VT , Rnd_VT, Ts_DEM, NDVI, và Albedo chiết xuất từ
ảnh viễn thám…………………….............................................................................. 103
3.2.12. Khảo sát mối quan hệ giữa bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT3
theo phương pháp S-SEBI với các tham số khí tượng đo đạc ngoài thực địa........104
3.2.13. So sánh đánh giá bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất tính theo phương pháp
S-SEBI từ bức xạ rịng trung bình ngày tính tốn theo các phương pháp khác nhau
107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 111
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ.......................... 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 114
PHỤ LỤC ........................................................................................................................- 1 Phụ lục 1.1: Tính ETo theo FAO-56 PM sử dụng Rnd_FAO1 (trong đó bức xạ Mặt
Trời đi tới Rs được xác định theo Ăngstrom – công thức 2.32b), ngày 04/11/2000
..................................................................................- 1 Phụ lục 1.2: Tính ETo theo FAO-56 PM sử dụng Rnd_FAO2 (trong đó bức xạ Mặt
Trời đi tới Rs được xác định theo công thức thực nghiệm của Việt Nam – công thức
2.32c), ngày 04/11/2000...............................- 2 Phụ lục 1.3: Tính ETo theo FAO-56 PM sử dụng bức xạ rịng trung bình ngày chiết
xuất từ ảnh LANDSAT Rnd_VT – cơng thức 2.31), ngày 04/11/2000.....- 3 Phụ lục 2.1: Tính ETo theo FAO-56 PM sử dụng Rnd_FAO1 (trong đó bức xạ Mặt
Trời đi tới Rs được xác định theo Ăngstrom – cơng thức 2.32b), ngày 23/11/2001
..................................................................................- 4 Phụ lục 2.2: Tính ETo theo FAO-56 PM sử dụng Rnd_FAO2 (trong đó bức xạ Mặt
Trời đi tới Rs được xác định theo công thức thực nghiệm của Việt Nam – công thức
2.32c), ngày 23/11/2001...............................- 5 Phụ lục 2.3: Tính ETo theo FAO-56 PM sử dụng bức xạ rịng trung bình ngày chiết
xuất từ ảnh LANDSAT Rnd_VT – công thức 2.31), ngày 23/11/2001.....- 6 -
vii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu
Tiếng Anh
Nghĩa tiếng Việt
E
T
ET
ETo
Evaporation
Transpiration
Evapotranspiration
Reference
evapotranspiration
Bốc hơi nước
Thoát hơi nước
Bốc thoát hơi nước
Bốc thoát hơi nước tham
chiếu
Bốc thoát hơi nước tham
chiếu xác định theo phương
pháp FAO-56 PM sử dụng
bức xạ ròng chiết xuất từ ảnh
viễn thám
Bốc thoát hơi nước tiềm năng
Bốc thoát hơi nước thực tế bề
mặt đất
Bốc thoát hơi nước thực tế bề
mặt đất theo phương pháp SSEBI (khi chưa hiệu chỉnh
các tham số)
Bốc thoát hơi nước thực tế bề
mặt đất theo phương pháp SSEBI (sau khi hiệu chỉnh
nhiệt độ Ts bằng DEM)
Bốc thoát hơi nước thực tế bề
mặt đất theo phương pháp SSEBI (sau khi hiệu chỉnh các
tham số )
Bốc thoát hơi nước thực tế bề
mặt đất tính theo phương
pháp Priestley-Taylor
Phương pháp chỉ số cân bằng
năng lượng bức xạ bề mặt
giản lược
Phương pháp Chỉ số cân bằng
năng lượng bề mặt
Phương pháp cân bằng năng
lượng bề mặt cho đất
Phương pháp hệ thống cân
bằng năng lượng bề mặt
Phương pháp lập Bản đồ bốc
thoát hơi nước bằng kiểm
định nội hóa
Mơ hình mã hai nguồn
Tỷ phần bốc thoát hơi nước
tức thời
Nhiệt độ bề mặt đất
ETo_Rnd_VT
PET
ETa
Potential evapotranspiration
Actual evapotranspiration
ETa_VT1
ETa_VT2
ETa_VT3
ETa_PT
Actual
evapotranspirationPriestley Taylor
S-SEBI
Simplified Surface Energy
Balance Index
SEBI
Surface
Energy Balance
Index
Surface Energy Balance
Algorithms for Land
Energy Balance
Surface
System
Mapping Evapotranspiration
with Internalized Calibration
SEBAL
SEBS
METRIC
TSM
ETFi
Two-sources models
Evapotranspiration Fraction
Ts
Surface Temperature
viii
Ta
Near Surface Temperature
Rn
Rs
NDVI
Net Radiation
Short radiation
Normalized
Difference
Vegetation Index
Albedo surface
Surface Emissivity
Crop coefficient
Land + Satellite
Gross Domestic Product
Food
and
Agriculture
Organization of the United56 Penman – Monteith
α
𝜀𝑜
Kc
LANDSAT
GDP
FAO - 56 PM
(RMSE) SSTP
(MAE) SSTĐTB
Root mean square error
Mean absolute error
Nhiệt độ khơng khí gần mặt
đất
Bức xạ rịng
Bức xạ sóng ngắn
Chỉ số thực vật NDVI
Suất phân sai bề mặt đất
Phát xạ bề mặt
Hệ số cây trồng
Ảnh vệ tinh của NASA, MỸ
Tổng sản phẩm quốc nội
Phương pháp xác định bốc
thoát hơi nước tham chiếu
tiêu chuẩn được Tổ chức
Lương thực và Nông nghiệp
Liên Hiệp Quốc đề
xuất năm 1990
Sai số trung phương
Sai số tuyệt đối trung bình
ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Một số phương pháp trực tiếp xác định lượng bốc thốt hơi nước ngồi
thực địa.......................................................................................................................... 10
Bảng 1.2: Một số nhóm phương pháp thực nghiệm sử dụng số liệu quan trắc khí tượng
..............................................................................................................................................11
Bảng 1.3: Thống kê sai số của một số phương pháp sử dụng bức xạ Mặt Trời tính
lượng bốc thốt hơi nước tham chiếu ETo so với thiết bị đo trực tiếp bằng chậu
Pan................................................................................................................................. 19
Bảng 1.4: Thống kê sai số của một số phương pháp sử dụng bức xạ Mặt Trời tính
lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo so với phương pháp FAO-56 PM
20
Bảng 1.5: Thống kê đánh giá các kết quả đạt được và mặt hạn chế của các phương
pháp viễn thám.............................................................................................................. 21
Bảng 2.1. Độ thấu quang phụ thuộc vào bước sóng.................................................... 30
Bảng 3.1: Nhiệt độ khơng khí trung bình các tháng trong năm (oC).......................... 56
Bảng 3.2: Nhiệt độ khơng khí tuyệt đối cực đại tháng và năm (oC)........................... 57
Bảng 3.3: Nhiệt độ khơng khí tuyệt đối cực tiểu trong các tháng của năm (oC)........57
Bảng 3.4: Tổng lượng mưa các tháng và năm (mm/tháng); (mm/năm).....................58
Bảng 3.5: Lượng bốc thoát hơi nước trung bình trong các tháng và năm (mm/tháng);
(mm/năm)...................................................................................................................... 58
Bảng 3.6: Thông số về dữ liệu ảnh LANDSAT-7 năm 2000, 2001 và DEM...........60
Bảng 3.7: Số liệu đo đạc tại 06 trạm quan trắc ngoại nghiệp ngày 04/11/2000........61
Bảng 3.8: Số liệu đo đạc tại 06 trạm quan trắc ngoại nghiệp ngày 23/11/2001........61
Bảng 3.9: Chiết tách các tham số từ headerfiles ảnh LANDSAT-7 để hiệu chỉnh bức
xạ................................................................................................................................... 63
Bảng 3.10a: Nhiệt độ bề mặt Ts trước và sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình....71
Bảng 3.10b: Nhiệt độ bề mặt chiết xuất từ ảnh viễn thám Ts_DEM và số liệu nhiệt
độ khơng khí đo ở ngoài thực địa Ta_ TĐ................................................................... 71
Bảng 3.10c: Bức xạ rịng trung bình giờ trước và sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa
hình bởi DEM............................................................................................................... 76
Bảng 3.11: Kết quả tính bức xạ rịng trung bình ngày 4/11/2000 từ ảnh
LANDSAT.................................................................................................................... 76
Bảng 3.12: Kết quả tính bức xạ rịng trung bình ngày 23/11/2011
từ ảnh
LANDSAT.................................................................................................................... 77
Bảng 3.13. Hệ số a, b xác định tỷ phần bốc thoát hơi nước tức thời ETFi của 2 thời
điểm ngày 04/11/2000 và ngày 23/11/2001 (công thức 2.36) của phương pháp SSEBI.............................................................................................................................. 79
Bảng 3.14a. Kết quả đánh giá độ chính xác xác định lượng bốc thốt hơi nước thực
tế trung bình ngày 04/11/2000 theo phương pháp S-SEBI......................................... 81
x
Bảng 3.14b. Kết quả đánh giá độ chính xác xác định lượng bốc thốt hơi nước thực
tế trung bình ngày 23/11/2001 theo phương pháp S-SEBI......................................... 81
Bảng 3.15a: Đánh giá độ chính xác xác định ETa_VT3 (mm/ngày) theo phương pháp SSEBI sau khi đã hiệu chỉnh hệ số c, ngày 04/11/2000................................................ 85
Bảng 3.15b: Đánh giá độ chính xác xác định ETa_VT3 (mm/ngày) theo phương pháp
S -SEBI sau khi đã hiệu chỉnh hệ số c, ngày 23/11/2001........................................... 86
Bảng 3.16: Các tham số λ, γ và Δ sử dụng trong phương pháp Priestley-Taylor để tính
lượng bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ngày 04/11/2000..................................88
Bảng 3.17: Các tham số λ, γ và Δ sử dụng trong phương pháp Priestley-Taylor để tính
lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ngày ngày 23/11/2001.........................88
Bảng 3.18: Khảo sát tính ETa_PT trung bình ngày theo phương pháp Priestley-Taylor
với hệ số a khác nhau của ngày 04/11/2000................................................................ 88
Bảng 3.19: Khảo sát tính ETa_PT trung bình ngày theo phương pháp Priestley-Taylor
với hệ số a khác nhau của ngày 23/11/2001................................................................ 89
Bảng 3.20: Bức xạ rịng Rnd_FAO1 trung bình ngày 4/11/2000 theo phương pháp FAO56 PM (Bức xạ Mặt Trời đi tới Rs được xác định theo công thức Ăngstrom)
91
Bảng 3.21: Bức xạ rịng Rnd_FAO1 trung bình ngày 23/11/2001 theo phương pháp FAO56 PM (Bức xạ Mặt Trời đi tới Rs được xác định theo công thức Ăngstrom)
91
Bảng 3.22: Bức xạ rịng Rnd_FAO2 trung bình ngày 4/11/2000 theo phương pháp FAO56 PM (Bức xạ Mặt Trời đi tới Rs được xác định theo công thức thực nghiệm của
Việt Nam)...................................................................................................................... 91
Bảng 3.23: Bức xạ rịng Rnd_FAO2 trung bình ngày 23/11/2001 theo phương pháp FAO56 PM (Bức xạ Mặt Trời đi tới Rs được xác định theo công thức thực nghiệm của
Việt Nam)...................................................................................................................... 91
Bảng 3.24: Thống kê kết quả tính tốn lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo theo
phương pháp FAO-56 PM thời điểm ngày 4/11/2000................................................ 92
Bảng 3.25: Thống kê kết quả tính tốn lượng bốc thốt hơi nước tham chiếu ETo theo
phương pháp FAO-56 PM thời điểm ngày 23/11/2001.............................................. 93
Bảng 3.26: Giá trị các tham số ETo_Rnd_VT , Albedo, NDVI, Ts_DEM và Rnd_VT tại
06 điểm quan trắc ngày 04/11/2000............................................................................. 93
Bảng 3.27: Giá trị các tham số ETo_Rnd_VT , Albedo, NDVI, Ts_DEM và Rnd_VT tại
06 điểm quan trắc ngày 23/11/2001............................................................................. 94
Bảng 3.28: Hệ số tương quan R2 giữa bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT với
các tham số Albedo, NDVI, Ts_DEM và Rnd_ VT ngày 04/11/2000........................... 94
Bảng 3.29: Hệ số tương quan R2 giữa bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT với
các tham số Albedo, NDVI, Ts_DEM và Rnd_ VT ngày 23/11/ 2001.......................... 94
Bảng 3.30a: Hệ số cây trồng Kc tại vị trí 06 điểm quan trắc cho hai ngày 04/11/2000
và 23/11/2001............................................................................................................... 97
Bảng 3.30b: Hệ số Kc cho một số loại cây trồng khu vực Đông Nam Á..................99
xi
Bảng 3.30c: Hệ số Kc của lúa nước khu vực Đông Nam Á xác định theo điều kiện
thời tiết........................................................................................................................ 100
Bảng 3.30d: Hệ số Kc của lúa nước vùng khí hậu nhiệt đới ẩm Đông Nam Á theo thời
gian.............................................................................................................................. 100
Bảng 3.30e: Hệ số cây trồng Kc của một số loại cây trồng khu vực Đông Nam Á xác
định theo điều kiện thời tiết........................................................................................ 100
Bảng 3.30f: Phân lớp hệ số Kc và tính tỷ lệ % cho 03 vùng đặc trưng Bắc Ninh, Vĩnh
Phúc và Bắc Kạn ngày 04/11/2000............................................................................ 102
Bảng 3.30g: Phân lớp hệ số Kc và tính tỷ lệ % cho 03 vùng đặc trưng Bắc Ninh, Vĩnh
Phúc và Bắc Kạn ngày 23/11/2001............................................................................ 102
Bảng 3.31: Hệ số tương quan R2 giữa ETa_VT3 theo phương pháp S-SEBI với các
tham số ngày 04/11/2000 và ngày 23/11/2001...........................................................103
Bảng 3.32: Hệ số tương quan R2 giữa ETa_VT3 theo phương pháp S-SEBI với các
tham số khí tượng thực địa ngày 04/11/2000 và ngày 23/11/2001........................... 105
Bảng 3.33a: Bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất của phương pháp S-SEBI từ bức
xạ rịng tính theo các phương pháp khác nhau ngày 04/11/2000.............................. 107
Bảng 3.33b: Bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất của phương pháp S-SEBI từ bức
xạ rịng tính theo các phương pháp khác nhau ngày 23/11/2001..............................109
xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
Hình 1.1: Các dạng bốc hơi tự nhiên (Nguồn Lê Anh Tuấn, 2009).............................6
Hình 1.2: Chuyển vận của nước trong đất ra khơng khí qua hệ thống rễ của cây trồng
(Nguồn Lê Anh Tuấn, 2009)......................................................................................... 7
Hình 2.1. Đặc tính phản xạ phổ của thực vật (Phạm Vọng Thành và các cộng sự,
2003).............................................................................................................................. 24
Hình 2.2. Đặc tính phản xạ của lá cây và hấp thụ của nước (Phạm Vọng Thành,
Nguyễn Trường Xuân, 2003)....................................................................................... 24
Hình 2.3. Đặc tính phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc vào độ ẩm (Phạm Vọng Thành,
Nguyễn Trường Xuân, 2003)....................................................................................... 25
Hình 2.4. Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng (Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường
Xuân, 2003)................................................................................................................... 26
Hình 2.5. Khả năng phản xạ phổ của đất phụ thuộc vào độ ẩm (Phạm Vọng Thành,
Nguyễn Trường Xuân, 2003)....................................................................................... 27
Hình 2.6. Khả năng phản xạ và hấp thụ của nước (Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường
Xuân, 2003)................................................................................................................... 28
Hình 2.7. Khả năng phản xạ phổ của một số loại nước (Phạm Vọng Thành, Nguyễn
Trường Xuân, 2003)..................................................................................................... 29
Hình 2.8. Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng trong đô thị (Phạm Vọng Thành,
Nguyễn Trường Xuân, 2003)....................................................................................... 30
Hình 2.9: Sơ đồ mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và suất phân sai bề mặt trong
phương pháp S-SEBI (Nguồn Roerink và các cộng sự, 2000)................................... 47
Hình 3.1: Bản đồ Hành chính Lưu vực Sơng Cầu (Nguồn, Viện Quy hoạch thủy lợi,
2007).............................................................................................................................. 53
Hình 3.1a: Mối quan hệ giữa Mặt trời - Tấm ảnh - Vệ tinh thời điểm ngày 04/11/2000
..............................................................................................................................................62
Hình 3.1b: Mối quan hệ giữa Mặt trời - Tấm ảnh - Vệ tinh thời điểm ngày 23/11/2001
..............................................................................................................................................62
Hình 3.2: Sơ đồ quy trình tính tốn bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa theo
phương pháp S-SEBI.................................................................................................... 64
Hình 3.3: Giao diện phương pháp hiệu chỉnh khí quyển FLAASH........................... 65
Hình 3.4a: Ảnh suất phân sai bề mặt đất α thời điểm ngày 04/11/2000....................66
Hình 3.4b: Ảnh suất phân sai bề mặt đất α thời điểm ngày 23/11/2001...................66
Hình 3.5a: Biểu đồ thống kê ảnh suất phân sai bề mặt đất α thời điểm 04/11/2000.66
Hình 3.5b: Biểu đồ thống kê ảnh suất phân sai bề mặt đất α thời điểm 23/11/2001 66
Hình 3.6: Tạo ảnh chỉ số thực vật NDVI..................................................................... 67
Hình 3.7a: Biểu đồ thống kê ảnh chỉ số thực vật NDVI thời điểm ngày
04/11/2000..................................................................................................................... 67
xiii
Hình 3.7b: Biểu đồ thống kê ảnh chỉ số thực vật NDVI thời điểm ngày
23/11/2001..................................................................................................................... 67
Hình 3.8a: Ảnh phát xạ bề mặt εo thời điểm ngày 04/11/2000.................................. 68
Hình 3.8b: Ảnh phát xạ bề mặt εo thời điểm ngày 23/11/2001.................................. 68
Hình 3.9a: Ảnh nhiệt bề mặt Ts khi chưa hiệu chỉnh chênh cao địa hình, thời điểm
ngày 04/11/2000 (oK)................................................................................................... 69
Hình 3.9b: Ảnh nhiệt bề mặt Ts khi chưa hiệu chỉnh chênh cao địa hình, thời điểm
ngày 23/11/2001(oK)..................................................................................................... 69
Hình 3.9c: Biểu đồ thống kê ảnh nhiệt bề mặt Ts khi chưa hiệu chỉnh chênh cao địa
hình cho thời điểm ngày 04/11/2000 (oK)................................................................... 69
Hình 3.9d: Biểu đồ thống kê ảnh nhiệt bề mặt Ts khi chưa hiệu chỉnh chênh cao địa
hình cho thời điểm ngày 23/11/2001 (oK)................................................................... 69
Hình 3.10a: Ảnh nhiệt bề mặt Ts_DEM sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình bằng
DEM thời điểm ngày 04/11/2000 (oK)........................................................................ 70
Hình 3.10b: Ảnh nhiệt bề mặt Ts_DEM sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình bằng
DEM thời điểm ngày 23/11/2001(oK).......................................................................... 70
Hình 3.10c: Biểu đồ thống kê ảnh nhiệt bề mặt Ts_DEM sau khi hiệu chỉnh chênh
cao địa hình bằng DEM cho thời điểm ngày 04/11/2000 (oK)................................... 70
Hình 3.10d: Biểu đồ thống kê ảnh nhiệt bề mặt Ts_DEM sau khi hiệu chỉnh chênh
cao địa hình bằng DEM cho thời điểm ngày 23/11/2001 (oK)................................... 70
Hình 3.10e: Hàm hồi quy giữa Ts_ DEM và Ta_ TĐ thời điểm ngày 04/11/2000....71
Hình 3.10f: Hàm hồi quy giữa Ts_ DEM và Ta_ TĐ thời điểm ngày 23/11/2001.....72
Hình 3.11a: Ảnh nhiệt độ khơng khí gần mặt đất (Ta) thời điểm ngày 04/11/2000 (oK)
..............................................................................................................................................72
Hình 3.11b: Ảnh nhiệt độ khơng khí gần mặt đất (Ta) thời điểm ngày 23/11/2001(oK)
..............................................................................................................................................72
Hình 3.12a: Biểu đồ thống kê ảnh nhiệt độ khơng khí gần mặt đất (Ta) thời điểm ngày
04/11/2000 (oK)............................................................................................................. 73
Hình 3.12b: Biểu đồ thống kê ảnh nhiệt độ khơng khí gần mặt đất (Ta) thời điểm ngày
23/11/2001 (oK)............................................................................................................. 73
Hình 3.13a: Ảnh bức xạ rịng trung bình giờ ngày 04/11/2000 chiết xuất từ ảnh
LANDSAT-7 trước khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình................................................ 74
Hình 3.13b: Bức xạ rịng trung bình giờ ngày 04/11/2000 chiết xuất từ ảnh
LANDSAT-7 sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình bằng DEM................................ 74
Hình 3.13c: Biểu đồ bức xạ rịng trung bình giờ ngày 04/11/2000 chiết xuất từ ảnh
LANDSAT-7 trước và sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình bằng DEM.................74
Hình 3.13d: Ảnh bức xạ rịng trung bình giờ ngày 23/11/2001 chiết xuất từ ảnh
LANDSAT-7 trước khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình................................................ 75
xiv
Hình 3.13e: Bức xạ rịng trung bình giờ ngày 23/11/2001 chiết xuất từ ảnh
LANDSAT-7 sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình bằng DEM................................ 75
Hình 3.13f: Biểu đồ bức xạ rịng trung bình giờ, ngày 23/11/2001 chiết xuất từ ảnh
LANDSAT-7 trước và sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình bằng DEM.................75
Hình 3.14a: Bức xạ rịng trung bình ngày chiết xuất từ ảnh LANDSAT-7 thời điểm
ngày (04/11/2000) sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình........................................... 77
Hình 3.14b: Bức xạ rịng trung bình ngày chiết xuất từ ảnh LANDSAT-7 thời điểm
ngày (23/11/2001) sau khi hiệu chỉnh chênh cao địa hình........................................... 77
Hình 3.15a: Biểu đồ mô tả mối quan hệ giữa nhiệt độ Ts và Suất phân sai bề mặt đất
α ngày 04/11/2000......................................................................................................... 78
Hình 3.15b: Biểu đồ mơ tả mối quan hệ giữa nhiệt độ Ts và Suất phân sai bề mặt đất
α ngày 23/11/2001......................................................................................................... 79
Hình 3.16a: Bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT2 (mm/ngày) ngày
04/11/2000 theo phương pháp S-SEBI (Ts đã được hiệu chỉnh chênh cao địa hình
bằng DEM).................................................................................................................... 80
Hình 3.16b: Bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT2 (mm/ngày) ngày
23/11/2001 theo phương pháp S-SEBI (Ts đã được hiệu chỉnh chênh cao địa hình
bằng DEM).................................................................................................................... 80
Hình 3.17a: Biểu đồ phân bố lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT2
(mm/ngày) ngày 04/11/2000......................................................................................... 80
Hình 3.17b: Biểu đồ phân bố lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT2
(mm/ngày) ngày 23/11/2001......................................................................................... 80
Hình 3.18a: Biểu đồ bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa trên 06 điểm quan
trắc ngày 04/11/2000..................................................................................................... 81
Hình 3.18b: Biểu đồ bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa trên 06 điểm quan
trắc ngày 23/11/2001..................................................................................................... 82
Hình 3.19a: Ảnh hệ số “liên hệ c” giữa ETFi, ETa_PT và ETo_Rnd_VT ngày
04/11/2000..................................................................................................................... 83
Hình 3.19b: Ảnh hệ số “liên hệ c” giữa ETFi, ETa_PT và ETo_Rnd_VT ngày
23/11/2001..................................................................................................................... 83
Hình 3.20a: Ảnh bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT3 (mm/ngày) ngày
04/11/2000 sau khi hiệu chỉnh hệ số c.......................................................................... 84
Hình 3.20b: Ảnh bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT3 (mm/ngày) ngày
23/11/2001 sau khi hiệu chỉnh hệ số c.......................................................................... 84
Hình 3.20c: Biểu đồ phân bố bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT3
(mm/ngày), ngày 04/11/2000 sau khi hiệu chỉnh hệ số c............................................. 84
Hình 3.20d: Biểu đồ phân bố bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_VT3
(mm/ngày), ngày 23/11/2001 sau khi hiệu chỉnh hệ số c............................................. 84
Hình 3.21a: Sai số trung phương xác định ETa_VT ngày 04/11/2000 theo phương
pháp S-SEBI.................................................................................................................. 85
xv
Hình 3.21b: Sai số tuyệt đối trung bình (%) xác định ETa_VT ngày 04/11/2000 theo
phương pháp S-SEBI.................................................................................................... 85
Hình 3.21c: Sai số trung phương xác định ETa_VT ngày 23/11/2000 theo phương
pháp S-SEBI.................................................................................................................. 86
Hình 3.21d: Sai số tuyệt đối trung bình theo phần trăm xác định ETa_VT ngày
23/11/2000 theo phương pháp S-SEBI........................................................................ 86
Hình 3.22a: Ảnh bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_PT (mm/ngày), ngày
04/11/2000 tính theo phương pháp Priestley-Taylor (với hệ số a=1).........................89
Hình 3.22b: Ảnh bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_PT (mm/ngày), ngày
23/11/2001 tính theo phương pháp Priestley-Taylor (với hệ số a=1).........................89
Hình 3.23a: Biểu đồ bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo trên 06 điểm quan trắc ngày
04/11/2000..................................................................................................................... 92
Hình 3.23b: Biểu đồ bốc thốt hơi nước tham chiếu ETo trên 06 điểm quan trắc ngày
23/11/2001..................................................................................................................... 92
Hình 3.24a: Hàm hồi quy giữa ETo_Rnd_ VT và NDVI ngày 04/11/2000..................95
Hình 3.24b: Hàm hồi quy giữa ETo_Rnd_ VT và NDVI ngày 23/11/2001..................95
Hình 3.24c: Ảnh bốc thốt hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT trung bình ngày
04/11/2000..................................................................................................................... 96
Hình 3.24d: Ảnh bốc thốt hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT trung bình ngày
23/11/2001..................................................................................................................... 96
Hình 3.24e: Biểu đồ phân bố lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT
(mm/ngày), ngày 04/11/2000....................................................................................... 96
Hình 3.24f: Biểu đồ phân bố lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu ETo_Rnd_VT
(mm/ngày), ngày 23/11/2001....................................................................................... 96
Hình 3.25a: Ảnh hệ số cây trồng Kc ngày 04/11/2000............................................... 98
Hình 3.25b: Ảnh hệ số cây trồng Kc ngày 23/11/2001...............................................98
Hình 3.25c: Biểu đồ phân bố hệ số cây trồng Kc ngày 04/11/2000...........................98
Hình 3.25d: Biểu đồ phân bố hệ số cây trồng Kc ngày 23/11/2001...........................98
Hình 3.25e: Biểu đồ phân bố hệ số cây trồng Kc tại vị trí 06 điểm quan trắc cho hai
thời điểm ngày 04/11/2000 và ngày 23/11/2001......................................................... 99
Hình 3.25f: Ảnh hệ số cây trồng Kc khu vực Vĩnh Phúc ngày 04/11/2000............101
Hình 3.25g: Ảnh hệ số cây trồng Kc khu vực Vĩnh Phúc ngày 23/11/2001............101
Hình 3.25h: Ảnh hệ số cây trồng Kc khu vực Bắc Kạn ngày 04/11/2000..............101
Hình 3.25i: Ảnh hệ số cây trồng Kc khu vực Bắc Kạn ngày 23/11/2001...............101
Hình 3.25j: Ảnh hệ số cây trồng Kc khu vực Bắc Ninh ngày 04/11/2000..............102
Hình 3.25k: Ảnh hệ số cây trồng Kc khu vực Bắc Ninh ngày 23/11/2001.............102
xvi
Hình 3.26a: Biểu đồ hệ số tương quan R2 minh họa mối quan hệ giữa ETa_VT3 theo
phương pháp S-SEBI với các tham số ETo_Rnd_VT, Rnd_VT, Ts_DEM, NDVI, và
Albedo dựa vào 6 điểm quan trắc ngày 04/11/2000................................................. 104
Hình 3.26b: Biểu đồ hệ số tương quan R2 minh họa mối quan hệ giữa ETa_VT3 theo
phương pháp S-SEBI với các tham số ETo_Rnd_VT, Rnd_VT, Ts_DEM, NDVI, và
Albedo dựa vào 06 điểm quan trắc ngày 23/11/2001................................................ 104
Hình 3.27a: Biểu đồ hệ số tương quan R2 minh họa mối quan hệ giữa ETa_VT3 theo
phương pháp S-SEBI với các tham số đo đạc ngoài thực địa ngày 04/11/2000
105
Hình 3.27b: Biểu đồ hệ số tương quan R2 minh họa mối quan hệ giữa ETa_VT3 theo
phương pháp S-SEBI với các tham số đo đạc ngoài thực địa ngày 23/11/2001
106
Hình 3.27c: Hàm hồi quy giữa ETa_VT theo phương pháp S-SEBI với các tham số
khí tượng ngày 04/11/2000......................................................................................... 106
Hình 3.27d: Hàm hồi quy giữa ETa_VT3 theo phương pháp S-SEBI với các tham số
khí tượng ngày 23/11/2001......................................................................................... 106
Hình 3.28a: Ảnh bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_FAO_a (mm/ngày), ngày
04/11/2000................................................................................................................... 108
Hình 3.28b: Ảnh bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_FAO_vn (mm/ngày),
ngày 04/11/2000......................................................................................................... 108
Hình 3.28c: Ảnh bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_FAO_a (mm/ngày) thời
điểm ngày 23/11/2001................................................................................................ 109
Hình 3.28d: Ảnh bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa_FAO_vn (mm/ngày) thời
điểm ngày 23/11/2001................................................................................................ 109
1
1. Tính cấp thiết của luận án
MỞ ĐẦU
Đất, nước và khơng khí là ba nguồn tài ngun thiên nhiên vơ cùng quý giá
mà vũ trụ ban tặng cho chúng ta, quyết định sự sinh tồn và phát triển của xã hội loài
người, cũng như các hệ sinh thái khác trên hành tinh xanh của trái đất. Trước áp lực
về biến đổi khí hậu, nguồn tài nguyên nước, cũng như các nguồn tài nguyên thiên
nhiên khác đang đứng trước nguy cơ ngày càng cạn kiệt, chúng ta cần xây dựng chiến
lược bảo vệ các nguồn tài nguyên này.
Hiện tượng bốc thoát hơi nước đã từ lâu được công nhận là quá trình quan trọng
và đóng một vai trị thiết yếu trong việc trao đổi năng lượng và khối lượng giữa thủy
quyển, khí quyển và sinh quyển. Bốc thốt hơi nước
bề
mặt
đất
ET
(evapotranspiration) là quá trình chuyển đổi khối lượng nước từ bề mặt (đất) thành
hơi nước (bốc hơi) và từ thảm thực vật (thốt hơi nước) vào bầu khơng khí. Bức xạ
Mặt Trời cung cấp năng lượng làm gia tăng nhiệt độ bề mặt của mặt nước và mặt đất
tạo điều kiện chuyển hóa các phân tử nước từ thể lỏng sang thể hơi . Tính tốn ET
thực tế rất quan trọng trong phương pháp tính cân bằng nước ở các Lưu vực sông,
phục vụ công tác quản lý tưới tiêu trong nông nghiệp và trong dự báo thời tiết. Thực
tế, rất khó để đo lường ET trực tiếp và trong hầu hết các ứng dụng, ET được tính tốn
bằng cách sử dụng các mơ hình lý thuyết, thực nghiệm. Độ tin cậy xác định lượng
bốc thốt hơi nước ET khơng chỉ là một nhiệm vụ quan trọng cho các nhà quản lý
nguồn tài nguyên nước, mà còn là một thách thức đối với các nhà khoa học.
Với sự phát triển của công nghệ viễn thám, trong những năm gần đây các nhà
nghiên cứu trên thế giới đang từng bước ứng dụng công nghệ viễn thám ước tính
lượng bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt đất ETa từ năng lượng bức xạ Mặt Trời được
chiết xuất từ ảnh viễn thám, giảm đáng kể về chi phí và cơng sức cho cơng tác quan
trắc ngoại nghiệp (Choudhury và Menenti, (1993), Bastiaanssen và các cộng sự,
(1998a,b, 2000), Roerink và các cộng sự, (2000), Su và các cộng sự, (2002), Allen và
các cộng sự, 2007). Trong khi đó ở Việt Nam, để xác định lượng bốc thoát hơi nước
người ta thường sử dụng phương pháp đo đạc trực tiếp tại các trạm quan trắc khí
tượng riêng biệt rải rác trên khu vực, đây là công việc hết sức khó khăn và tốn kém.
Trung bình mỗi tỉnh thành chỉ có một đến vài ba trạm, từ đó nội suy ra các vùng lân
cận. Số liệu đo từ nguồn này có thuận lợi là có số liệu đo hàng ngày và dữ liệu được
ghi chép trong thời gian dài, nhưng số liệu thô do điểm đo ít và thưa thớt, khơng thể
cung cấp một cách chi tiết dữ liệu giữa các trạm quan trắc trong một khu vực rộng
lớn. Vì vậy, chúng khơng đảm bảo tính tổng qt, tính khách quan cho tồn vùng.
Công nghệ viễn thám đã được triển khai ở Việt Nam trong nhiều năm qua đã có những
đóng góp đáng kể trong công tác điều tra cơ bản, đặc biệt là trong lĩnh vực thành lập
các loại bản đồ chuyên đề phục vụ việc điều tra, đánh giá về điều kiện tự nhiên, tài
nguyên thiên nhiên và môi trường ở Việt Nam. Một thực tế hiện nay là ở Việt Nam,
có khá đầy đủ các loại tư liệu ảnh viễn thám; từ loại ảnh vệ tinh có độ phân giải thấp
và trung bình như ảnh MODIS, LANDSAT đến các loại ảnh vệ tinh ASTER, SPOT
có độ phân giải cao phủ trùm lãnh thổ Việt Nam chụp ở các thời gian khác nhau. Với
các loại ảnh này, kết hợp với một số dữ liệu về khí tượng thủy văn cho phép nghiên
cứu xác định lượng bốc thoát hơi nước do năng lượng bức xạ Mặt Trời trong một chu
trình thời gian phục vụ công tác quy hoạch bảo vệ nguồn tài ngun nước một cách
có hiệu quả. Đây chính là lợi thế rất lớn của tư liệu viễn thám cần được khai thác, để
sớm có được các số liệu về lượng bốc thoát hơi nước theo ngày, theo mùa hoặc theo
năm cho một vùng rộng lớn, giảm được chi phí đo đạc trực tiếp ngoại nghiệp đảm
bảo hiệu quả về kinh tế cho các nhà quản lý về tài nguyên và mơi trường nước. Với
tính cấp thiết nêu trên, luận án tiến sĩ đã được đề xuất “Nghiên cứu ứng dụng tư liệu
viễn thám xác định lượng nước bốc hơi do bức xạ Mặt Trời tại Lưu vực Sông
Cầu”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của luận án là nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định lượng bốc
thoát hơi nước thực tế bề mặt đất từ năng lượng bức xạ Mặt Trời được chiết xuất từ
tư liệu ảnh viễn thám phù hợp với điều kiện địa hình và khí hậu tại Lưu vực Sông Cầu
của Việt Nam.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan các khái niệm về bốc thoát hơi nước và các phương pháp
xác định lượng bốc thoát hơi nước.
- Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề
mặt đất từ năng lượng bức xạ Mặt Trời chiết xuất từ dữ liệu viễn thám, thí điểm cho
Lưu vực Sơng Cầu của Việt Nam.
- Đề xuất quy trình xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất từ năng
