NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT SỰ BỐC - THOÁT HƠI NƯỚC CỦA LỚP PHỦ KHU VỰC TÂY BẮC VIỆT NAM TỪ DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ HÙNG CHIẾN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH GIÁM SÁT SỰ BỐC - THỐT
HƠI NƯỚC CỦA LỚP PHỦ KHU VỰC TÂY BẮC VIỆT NAM
TỪ DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH

Ngành: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ
Mã số: 9.520503

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

HÀ NỘI, 2022

Cơng trình được hồn thành tại Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám,
Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học
1. PGS.TS Trần Xuân Trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất.
2. PGS. TS Doãn Hà Phong, Viện Khoa học khí tượng thủy văn và biến
đổi khí hậu.

Phản biện 1: PGS.TS Trần Vân Anh
Phản biện 2: TS Chu Hải Tùng
Phản biện 3: PGS. TS Trịnh Lê Hùng

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại
Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi ……giờ…..ngày….tháng…...năm 2022

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội hoặc Thư viện
Trường Đại học Mỏ - Địa chất

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Bốc hơi nước E (Evaporation) là sự trở lại của hơi nước vào trong khí quyển thơng qua sự khuếch tán của
các phân tử nước từ đất, thảm thực vật, khối nước và các bề mặt ẩm ướt khác. Thoát hơi T (Transpiration) là
hiện tượng hơi nước thốt ra khơng khí từ bề mặt lá, thân cây như một phản ứng sinh lý của cây trồng để chống
lại sự khô hạn xung quanh nó, sự mất nước từ thảm thực vật gọi là sự thoát hơi nước của thực vật. Tổng lượng
nước mất đi qua sự khuếch tán của các phân tử nước vào trong khí quyển thường được gọi là sự thốt hơi nước.

Thực tiễn đã có nhiều mơ hình ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước khác nhau đã được áp dụng
trên thế giới và ở Việt Nam. Mỗi mơ hình đều có những ưu, nhược điểm và phù hợp với các điều kiện địa hình,
khí hậu và thực trạng bề mặt lớp phủ. Việc lựa chọn mơ hình để ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước
từ bề mặt lớp phủ cho khu vực cụ thể cần căn cứ vào yêu cầu dữ liệu đầu vào của các mơ hình, tính ưu việt
của các mơ hình đó và phù hợp về trình độ khoa học cơng nghệ hiện tại.
2. Mục tiêu nghiên cứu

- Lựa chọn, đề xuất được mơ hình ước tính lượng bốc thoát hơi nước thực tế (ETa) phù hợp với điều
kiện địa hình, khí hậu và bề mặt lớp phủ khu vực Tây Bắc Việt Nam.

- Xây dựng được quy trình, chương trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước bề mặt lớp phủ
với các tham số được tính tốn từ ảnh vệ tinh Landsat 8 kết hợp thơng tin độ cao địa hình khu vực Tây Bắc
Việt Nam.
3. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận án: bốc thoát hơi nước của bề mặt lớp phủ; ảnh vệ tinh Landsat
8; mơ hình SEBAL; mơ hình Priestley - Taylor; năng lượng bức xạ ròng mặt trời và các tham số được tính
tốn từ ảnh vệ tinh Landsat 8.
4. Phạm vi nghiên cứu

+ Về không gian: Nghiên cứu được tiến hành thực nghiệm tại tỉnh Hịa Bình khu vực Tây Bắc Việt
Nam;

+ Về thời gian: Nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số a, b của mơ hình Priestley-Taylor từ chuỗi dữ
liệu khí tượng giai đoạn 2015-2021. Thực nghiệm ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước bề mặt lớp phủ
tại thời điểm ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017 và ngày 18/8/2021;

+ Về dữ liệu ảnh vệ tinh: Nghiên cứu được thực nghiệm với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8.
5. Nội dung nghiên cứu của luận án

- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu, tổng hợp cơng trình nghiên cứu trong và ngồi nước, các mơ hình
ước tính lượng bốc thốt hơi nước từ dữ liệu khí tượng và dữ liệu ảnh vệ tinh;

- Cơ sở khoa học của việc ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước từ dữ liệu ảnh vệ tinh;
- Mơ hình ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước với các tham số phù hợp với điều kiện điều kiện
địa hình, khí hậu và bề mặt lớp phủ tại tỉnh Hồ Bình khu vực Tây Bắc Việt Nam;
- Xây dựng quy trình giám sát lượng bốc, thốt hơi nước bề mặt lớp phủ sử dụng kết hợp mơ hình viễn
thám SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình Priestley-Taylor;
- Xây dựng chương trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước thực tế sử dụng kết hợp mơ hình
SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình Priestley-Taylor trên nền Google Earth Engine;
- Xác định lượng bốc, thoát hơi nước thực tế sử dụng kết hợp mơ hình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh
Landsat 8 và mơ hình Priestley-Taylor với hệ số tuyến tính a, b tính từ chuỗi dữ liệu khí tượng đo trực tiếp cho

2

các thời điểm ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017 và ngày 18/8/2021, so sánh đánh giá kết quả với lượng bốc
thốt hơi nước từ các trạm khí tượng thuỷ văn.
6. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp, phương pháp phân tích, tổng hợp số liệu, phương pháp viễn
thám, phương pháp thực nghiệm, phương pháp so sánh, phương pháp mơ hình hóa.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học:
Có thể sử dụng kết hợp mơ hình viễn thám SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình
Priestley-Taylor để xác định lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ tại tỉnh Hịa Bình khu vực Tây Bắc Việt
Nam với điều kiện địa hình chia cắt mạnh, nhiều tiểu vùng khí hậu, chênh cao lớn và bề mặt lớp phủ với nhiều
các trạng thái cây trồng khác nhau.
Các tham số phục vụ ước tính lượng bốc thốt hơi nước từ bề mặt lớp phủ (năng lượng bức xạ rịng
trung bình ngày Rnd, nhiệt độ bề mặt Ts, nhiệt hóa hơi tiềm ẩn λ, hằng số Psychrometric γ, độ dốc đường cong
áp suất hơi nước bão hịa của khơng khí Δ) được tính trực tiếp từ ảnh vệ tinh Landsat 8 và thông tin độ cao từ
DEM mà không cần sử dụng số liệu khí tượng đo trực tiếp. Tạo cơ sở khoa học cho việc ứng dụng công nghệ
tin học, tự động hóa trong việc ước tính, giám sát lượng bốc thoát hơi nước của bề mặt lớp phủ.
Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu của luận án là tư liệu về lý thuyết và thực nghiệm việc sử dụng ảnh vệ tinh Landsat
8 kết hợp thông tin độ cao từ DEM để chiết xuất, tính tốn các tham số phục vụ tính lượng bốc thốt hơi nước
từ bề mặt lớp phủ. Giúp cho các cơ quan quản lý về nông, lâm nghiệp, tài nguyên môi trường sử dụng nguồn
nước một cách hiệu quả, phòng tránh giảm nhẹ các thiệt hại do hạn hán, cháy rừng trong sản xuất nông, lâm
nghiệp.
Kết quả nghiên cứu của luận án đã khẳng định tính hiệu quả, khả thi của việc sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh
Landsat 8 nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, rút ngắn thời gian ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước tại tỉnh
Hịa Bình khu vực Tây Bắc Việt Nam và có thể ứng dụng rộng rãi cho các khu vực khác tại Việt Nam, mở rộng
các ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp, thủy lợi, quản lý nguồn nước.
8. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Giá trị của các tham số năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày (Rnd), nhiệt ẩn q

trình bốc thốt hơi nước (λ), hằng số Psychrometric (γ), độ dốc đường cong áp suất hơi nước bão hịa (Δ) được
tính tốn từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình số độ cao (DEM) có thể thay thế các tham số được tính
từ dữ liệu khí tượng đo trực tiếp tại các trạm khí tượng, thủy văn phục vụ ước tính, giám sát lượng bốc thoát
hơi nước bề mặt lớp phủ tại tỉnh Hịa Bình, khu vực Tây Bắc Việt Nam.
Luận điểm 2: Hệ số tuyến tính a, b của mơ hình Priestley - Taylor được xác định bằng phương pháp
thực nghiệm từ chuỗi dữ liệu khí tượng đo trực tiếp tại các trạm khí tượng thuỷ văn. Các tham số được tính
tốn từ ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình số độ cao (DEM) sử dụng trong mơ hình, quy trình, chương trình
ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước bề mặt lớp phủ đã đề xuất hoàn toàn phù hợp và đảm bảo độ chính
xác với điều kiện địa hình, khí hậu, bề mặt lớp phủ tại tỉnh Hịa Bình, khu vực Tây Bắc Việt Nam.
9. Những điểm mới của luận án
- Đề xuất được hệ số a, b của mô hình Priestley - Taylor phục vụ ước tính, giám sát lượng bốc thoát
hơi nước bề mặt lớp phủ phù hợp với điều kiện địa hình, khí hậu và bề mặt lớp phủ với nhiều các trạng thái
cây trồng khác nhau của khu vực Tây Bắc Việt Nam.

3

- Đề xuất được mơ hình, qui trình và xây dựng được chương trình ước tính, giám sát lượng bốc thoát
hơi nước lớp phủ bề mặt từ các tham số được tính tốn từ ảnh vệ tinh Landsat 8 và thông tin độ cao từ DEM
phù hợp với điều kiện địa hình, khí hậu và bề mặt lớp phủ tại tỉnh Hịa Bình, khu vực Tây Bắc Việt Nam không
cần sử dụng số liệu từ các trạm quan trắc khí tượng thủy văn.
10. Cấu trúc của luận án

Cấu trúc luận án gồm phần mở đầu, 03 chương nội dung và kết luận kiến nghị.
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Nội dung chương 1 trình bày các vấn đề khái niệm cơ bản bốc thoát hơi nước, các phương pháp và mơ
hình ước tính lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ từ dữ liệu khí tượng và dữ liệu ảnh vệ tinh, tổng quan
về các cơng trình nghiên cứu trong và ngồi nước liên quan đến ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước
bề mặt lớp phủ, đánh giá chung về các kết quả nghiên cứu và xác định các vấn đề cần thảo luận phát triển trong
luận án.

1.1. Các khái niệm bốc thoát hơi nước
1.1.1 Bốc hơi nước (E)

Bốc hơi nước E (Evaporation) là quá trình mà nước lỏng được chuyển thành hơi nước (hóa hơi) và
được loại bỏ khỏi bề mặt, là cơng đoạn đầu tiên trong vịng tuần hồn mà nước chuyển từ thể lỏng thành hơi
nước trong khí quyển. Nguyên nhân chính của sự bốc hơi nước là sự chênh lệch về áp suất hơi nước ở bề mặt
và áp suất của khí quyển xung quanh. Nước bốc hơi từ nhiều loại bề mặt, chẳng hạn như hồ, sông, vỉa hè, đất
trống và thảm thực vật. Tuy nhiên, sự bốc hơi phổ biến nhất được dùng để nói tới sự mất nước từ các bề mặt
của khối nước, đất trống hay từ các đối tượng khơng có sự sống khác (Allen và cộng sự 1990).
1.1.2 Thoát hơi nước (T)

Thoát hơi T (Transpiration) là hiện tượng hơi nước thốt ra khơng khí từ bề mặt lá, thân cây như một
phản ứng sinh lý của cây trồng để chống lại sự khô hạn xung quanh nó. Q trình thốt hơi xảy ra bên trong
thân, lá do sự trao đổi hơi với khí quyển được điều khiển bởi lỗ khí khổng của lá. Gần như toàn bộ lượng nước
do cây trồng hấp thụ sẽ bị mất đi do thoát hơi nước và chỉ một phần nhỏ được sử dụng trong cây sinh trưởng
phát triển. Do đó, sự mất nước từ thảm thực vật gọi là sự thoát hơi nước của thực vật, tổng lượng nước mất đi
qua sự khuếch tán của các phân tử nước vào trong khí quyển thường được gọi là sự thoát hơi nước (Allen và
cộng sự 1990).
1.1.3. Bốc thoát hơi nước ET (Evaporation Transpiration)

Sự bốc hơi và thoát hơi nước xảy ra đồng thời và khơng có cách nào dễ dàng để phân biệt giữa hai q
trình. Ngồi lượng nước sẵn có trong lớp đất mặt, sự bốc hơi từ đất trồng trọt chủ yếu được xác định bởi phần
bức xạ mặt trời đến bề mặt đất. Tỷ lệ này giảm dần trong thời kỳ sinh trưởng khi cây trồng phát triển và tán
cây che phủ ngày càng nhiều diện tích mặt đất. Khi cây trồng cịn nhỏ, nước bị mất chủ yếu do bốc hơi từ đất,
giai đoạn cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt che phủ hoàn tồn bề mặt đất, khi đó q trình thốt hơi nước
là nguồn chính trong q trình bốc thốt hơi nước (Allen và cộng sự 1990).
1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự bốc thoát hơi nước

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự bốc thoát hơi là năng lượng bức xạ mặt trời, độ ẩm khơng khí,
nhiệt độ, vận tốc gió và thực vật bề mặt lớp phủ.

1.1.8. Lượng bốc thoát hơi thực tế ET (Actual evapotransporation)

Lượng thoát hơi nước qua lá trong quá trình phát triển của cây trồng cộng với lượng bốc hơi nước qua
mặt thống trong thời kỳ đó (Allen và cộng sự 1990).

4

1.1.9. Mơ hình ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước
Mơ hình ước tính giám sát lượng bốc thốt hơi nước: là sự ước tính, theo dõi, quan sát lượng bốc thốt

hơi nước có tính chủ động, thường xuyên, liên tục theo một quy trình, mơ hình đã được xây dựng sẵn. Quy
trình, mơ hình được xây dựng dựa trên việc đề xuất có chủ định của các yếu tố chính ảnh hưởng đến lượng bốc thoát
hơi nước.
1.2. Phương pháp xác lượng bốc thoát hơi nước sử dụng dữ liệu khí tượng
1.2.1. Các phương pháp đo trực tiếp

Phương pháp quan trắc bốc hơi bằng ống Piche là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, nội dung
phương pháp được mô tả như sau: Ống bốc hơi Piche là một ống thủy tinh dài từ 17 đến 30cm, đường kính 1
cm, có khắc vạch, một đầu kín, một đầu hở được đậy bằng một mặt giấy xốp tròn mầu trắng có nẹp kim loại
để giữ.

Phương pháp thủy tiêu kế (Lysimeter) là một thiết bị dùng để xác định giá trị bốc thoát hơi tham chiếu
(ET0) của một cây trồng theo một điều kiện tưới chủ động. Bằng cách đo thể tích nước hay trọng lượng ta có
thể xác định lượng bốc thốt hơi dựa vào phương trình cân bằng nước.
1.2.2. Các mơ hình sử dụng năng lượng bức xạ mặt trời (radiaton-based models)
1.2.2.1. Mơ hình Makkink

Năm 1957 mơ hình Makkink đã được đề xuất và sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay do đã giảm bớt
một số các thông số đo ngoại nghiệp mà phương pháp FAO Penman đang sử dụng.
1.2.2.2. Mơ hình Priestley-Taylor

Năm 1972, Priestley - Taylor đề xuất mơ hình tính lượng bốc thốt hơi nước từ năng lượng bức xạ mặt
trời Mơ hình Priestley-Taylor là mơ hình tính lượng bốc thoát hơi nước được dùng khá phổ biến trên thế giới.

∆ 𝑅𝑛
𝐸𝑇𝑎 = 𝑎 ∆ − 𝛾 𝜆 + 𝑏 (1.3)

Ưu điểm của mơ hình là cho độ chính xác tính tốn lượng bốc thốt hơi nước cao, u cầu số liệu đầu
vào ít, dễ tính tốn
1.2.3. Các mơ hình kết hợp (combined models)
1.2.3.1. Mơ hình Penman

Năm 1948, Penman đã đề xuất mơ hình tính tốn lượng bốc hơi nước bằng phương pháp kết hợp giữa
phương pháp cân bằng năng lượng bức xạ mặt trời và phương pháp chuyển đổi khối lượng
1.2.3.2. Mơ hình Penman-Monteith

Năm 1965, Monteith đã phát triển mơ hình của Penman 1948 thành mơ hình tính lượng bốc thốt hơi nước
áp dụng cho các khu vực có diện tích lớn
1.2.3.3. Mơ hình FAO 56 Penman – Monteith

Mơ hình FAO 56 Penman – Monteith nằm trong nhóm mơ hình kết hợp và là một trong những mơ
hình chính xác nhất để xác định lượng bốc thoát hơi nước trong các thời gian khác nhau.

𝐸𝑇 0,48∆(𝑅𝑛 − 𝐺) + 𝛾 0 = 𝑇 + 273 900 𝑢2(𝑒𝑠 − 𝑒𝑎) (1.7)
∆ + 𝛾(1 + 0,3𝑢2)

1.3. Các mơ hình xác ước tính lượng bốc thoát hơi nước từ dữ liệu ảnh vệ tinh
1. Cân bằng năng lượng bề mặt đất EB (Energy Balance), đây là mơ hình sử dụng phản xạ, bức xạ bề mặt

lớp phủ trên ảnh vệ tinh trong dải phổ nhìn thấy và cận hồng ngoại của phổ điện từ, nhiệt độ bề mặt từ kênh

ảnh nhiệt hồng ngoại.

5

2. Phản xạ dựa trên hệ số cây trồng (Kc) và phương pháp xác định lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu
ET0, trong đó hệ số cây trồng Kc liên quan đến chỉ số thực vật bắt nguồn từ giá trị phản xạ tán lá.
1.3.1. Mơ hình cân bằng năng lượng bề mặt đất SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land)

Nguyên lý của mơ hình SEBAL (Bastiaanssen và cộng sự 1998) là sử dụng phương trình cân bằng
năng lượng bề mặt đất. Lượng bốc thốt hơi nước ET được tính tốn từ ảnh vệ tinh và dữ liệu khí tượng. Ảnh
vệ tinh cung cấp thông tin trong một khoảng thời gian tức thời, mơ hình SEBAL tính lượng bốc thốt hơi nước
tức thời tại thời điểm chụp ảnh. Mơ hình SEBAL có thể tính tốn lượng bốc thốt hơi nước cho vùng bằng
phẳng, khu vực nơng nghiệp với độ chính xác tin cậy.
1.3.2. Mơ hình chỉ số cân bằng năng lượng bề mặt SEBI (Surface Energy Balance Index)

Bản chất của mơ hình chỉ số cân bằng năng lượng bề mặt là dựa trên sự tương phản giữa vùng ẩm ướt
và vùng khô, (Choudhury và Menenti 1993) đã đề xuất mơ hình SEBI để tính tốn lượng bốc thốt hơi nước
từ những vùng nhỏ dễ bay hơi
1.3.3. Mơ hình Hệ thống cân bằng năng lượng bề mặt SEBS (Surface Energy Balance System)

Một mơ hình nổi tiếng là hệ thống cân bằng năng lượng bề mặt (SEBS), (Su 2002, 2001, 2005, Su và
cộng sự 2003) thiết kế sửa đổi từ mơ hình SEBI cho việc ước tính cân bằng năng lượng bề mặt sử dụng dữ liệu
viễn thám, được đặt tên là SEBS.
1.3.4. Mơ hình chỉ số cân bằng năng lượng bức xạ bề mặt đơn giản S-SEBI (Simplified Surface Energy
Balance Index)

Một phương pháp mới nhận được từ đơn giản hóa mơ hình chỉ số cân bằng năng lượng bề mặt (SEBI),
được gọi là mơ hình chỉ số cân bằng năng lượng bề mặt đơn giản (S-SEBI), đã được phát triển để tính thơng
lượng nhiệt bề mặt từ dữ liệu viễn thám (Roerink và cộng sự 2000). Tương phản giữa bề mặt (albedo) độ phụ
thuộc lớn nhất về phản xạ và nhiệt độ bề mặt nhỏ nhất với vùng khơ và ẩm, là cơ sở chính của phương pháp

này để phân vùng năng lượng sẵn có thành năng lượng nhiệt hợp lý và năng lượng nhiệt ẩn.
1.4. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới liên quan đến đề tài

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu được công bố trên các tạp chí khoa học trên thế giới đã khẳng định
khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám trong việc ước tính lượng bốc thốt hơi nước từ bề mặt lớp phủ là
hoàn toàn khả thi. Phương pháp viễn thám có thể thay thế phương pháp truyền thống trong điều kiện về địa
hình, khí hậu tương đồng trong tồn khu vực đặc biệt thích hợp với bề mặt lớp phủ là cây trồng trong sản xuất
nông nghiệp, phương pháp viễn thám cũng phù hợp với các vùng không thể bố trí các trạm đo đạc trực tiếp dữ
liệu khí tượng ở ngoại nghiệp. Ngồi ra, các kết quả nghiên cứu của (Ghaderi và các cộng sự 2020), (Bruno và
cộng sự 2018), (Cha và cộng sự 2020) cũng đã chỉ ra việc ứng dụng tư liệu ảnh vệ tinh kết hợp với mơ hình sử
dụng dữ liệu khí tượng sẽ cho kết quả ước tính lượng bốc thốt hơi nước với kết quả chính xác hơn, phù hợp
với khu vực có địa hình phức tạp, chênh cao lớn, chia cắt mạnh có nhiều tiểu vùng khí hậu và bề mặt lớp phủ
không đồng nhất.
1.5. Các kết quả nghiên cứu trong nước liên quan đến lĩnh vực của đề tài

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu cho thấy các phương pháp ước tính lượng bốc thoát hơi nước mà các
nghiên cứu đề xuất, tiếp cận là Fao 56 - Penman – Monteith, Markkink, Preistley - Taylor, và mơ hình viễn
thám S-SEBI. Dữ liệu viễn thám chủ yếu là ảnh Modis và ảnh Landsat 7, chưa có nhiều nghiên cứu sử dụng
các phương pháp kết hợp giữa ảnh vệ tinh và mơ hình sử dụng dữ liệu khí tượng. Các nghiên cứu sử dụng
tham số a, b của mơ hình đã đề xuất hoặc thử nghiệm các hệ số a, b theo các trường hợp khác nhau, mà chưa
có cơ sở khoa học để đề xuất hệ số a, b phù hợp của mô hình đặc biệt là các nghiên cứu thử nghiệm cho các
khu vực có điều kiện địa hình chia cắt, nhiều tiểu vùng khí hậu, chênh cao lớn, bề mặt lớp phủ với nhiều trạng

6

thái cây trồng khác nhau. Đây cũng là khoảng trống để đề tài luận án tiếp cận nghiên cứu xác định lượng bốc
thoát hơi nước bề mặt lớp phủ cho khu vực Tây Bắc Việt Nam.
1.6. Đánh giá chung về các phương pháp và mô hình ước tính lượng bốc thốt hơi nước từ bề mặt lớp
phủ

Đối với các mơ hình sử dụng dữ liệu khí tượng để xác định lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu (ET0)
phần lớn các nghiên cứu đều tiếp cận phương trình FAO 56 - Penman- Monteith. Để xác định lượng bốc thoát
hơi nước thực tế ETa, các nghiên cứu tập trung vào các mơ hình Priestley – Taylor và mơ hình Markkink.

Khẳng định tính ưu việt của việc ứng dụng cơng nghệ ảnh vệ tinh trong việc xác định lượng bốc thoát
hơi nước cho khu vực rộng lớn trong các điều kiện thiếu số liệu khí tượng đo trực tiếp với chi phí thấp và hiệu
quả kinh tế cao.

Thực tế, trên thế giới và ở Việt Nam đã có những các phương pháp và mơ hình sử dụng dữ liệu ảnh vệ
tinh để ước tính lượng bốc thốt hơi nước của bề mặt lớp phủ. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào kết hợp giữa
mơ hình viễn thám và mơ hình sử dụng dữ liệu khí tượng trong việc xác định lượng bốc thốt hơi nước bề mặt
lớp phủ. Chính vì vậy, cần có các nghiên cứu thực nghiệm kết hợp giữa các mô hình trong việc ước tính, giám
sát lượng bốc thốt hơi nước cho các khu vực có điều kiện địa hình, khí hậu, hiện trạng lớp phủ cụ thể.
1.7. Một số vấn đề thảo luận phát triển trong luận án

Thực nghiệm xác định hệ số a, b của mơ hình Priestley – Taylor phù hợp với điều kiện địa hình, khí hậu,
bề mặt lớp phủ tại tỉnh Hịa Bình khu vực Tây Bắc Việt Nam.

Xây dựng quy trình ước tính lượng bốc thốt hơi nước bề mặt lớp phủ sử dụng kết hợp mơ hình SEBAL
với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình Priestley-Taylor với hệ số tuyến tính xác định bằng thực nghiệm.

Thực nghiệm xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế ETa bề mặt lớp phủ sử dụng kết hợp mơ hình
SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình Priestley-Taylor cho các thời điểm khác nhau tại tỉnh
Hịa Bình khu vực Tây Bắc Việt Nam.

Chương 2. CƠ SỞ KHOA HỌC SỬ DỤNG DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH PHỤC VỤ ƯỚC TÍNH,
GIÁM SÁT LƯỢNG BỐC THOÁT HƠI NƯỚC BỀ MẶT LỚP PHỦ

Nội dung chương 2 trình bày khái qt về về cơng nghệ viễn thám, đặc điểm vai trò và khả năng ứng
dụng của ảnh vệ tinh Landsat 8, cơ sở khoa học của việc sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh trong tính tốn các tham

số phục vụ ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ. Cơ sở khoa học của việc xác định hệ
số tuyến tính a, b của mơ hình Priestley-Taylor phù hợp với điều kiện địa hình khí hậu khu vực Tây Bắc. Xây
dựng quy trình, chương trình ước tính giám sát lượng bốc thốt hơi nước bề mặt lớp phủ sử dụng kết hợp mơ
hình SEBAL và mơ hình Priestley-Taylor.
2.1. Khái qt về viễn thám
2.2. Đặc điểm của ảnh vệ tinh Landsat 8

Vệ tinh Landsat 8 đã được Mỹ phóng thành cơng lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi đầy đủ
Landsat Data Continuity Mission (LDCM).
2.3. Vai trò của dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 trong việc chiết xuất, tính tốn các tham số phục vụ ước
tính lượng bốc thốt hơi nước

Các giá trị (Rnd – Năng lượng bức xạ ròng mặt trời đến bề mặt đất (MJ/m2/ngày); Δ – Độ dốc đường
cong áp suất hơi nước bão hịa của khơng khí (kPa/0C), γ – Hằng số Psychrometric (kPa/0C), λ - Giá trị nhiệt
tiềm ẩn của q trình bốc thốt hơi nước (MJ/kg)) phục vụ tính tốn lượng bốc thốt hơi nước theo mơ hình
Priestley – Taylor là hàm của các tham số được tính toán từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8.

7

2.4. Khả năng ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 trong việc ước tính lượng bốc thoát hơi nước bề
mặt lớp phủ

Giá trị năng lượng bức xạ ròng là hiệu số giữa bức xạ mặt trời đi tới bề mặt đất và năng lượng bức xạ,
phản xạ, phát xạ từ bề mặt đất trở về khí quyển.

Rn = RS↓ - α RS↓ + RL↓ - RL↑ - (1-εo)RL↓ (2.1)

2.4.1. Tính giá trị năng lượng bức xạ rịng mặt trời (Rn) từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8

Ảnh viễn thám

Landsat 8 (DN)

Bức xạ phổ của các Chỉ số thực vật (NDVI)
kênh ảnh Lλ (Spectran Chỉ số (SAVI)
Chỉ số diện tích lá (LAI) F05
radiance) F01
Hệ số phát xạ bề mặt Nhiệt độ bề mặt TS
Hệ số phản xạ của các εNB và ε0 (Surface (Surface
kênh ảnh 𝜌λ emissivities) F06
temperature) F07
(Reflectivity) F02

Suất phân sai tại đỉnh
khí quyển αtoa (Albedo-
top of atmosphere) F03

Suất phân sai bề Tia tới sóng ngắn Tia phát xạ sóng Tia tới sóng dài
mặt α (surface 𝑅𝑆↓ (Incoming dài 𝑅𝐿↑ (Out going 𝑅𝐿↓ (Incoming
shortwave)
albedo) F04 longwave) F08 longwave)

𝑅𝑛𝑖 = (1 − 𝛼)𝑅𝑆↓ + 𝑅𝐿↓ − 𝑅𝐿↑ − (1 − 𝜀0)𝑅𝐿↓

F09

Tính giá trị năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày
Rnd F10

Hình 2.1. Sơ đồ tính tốn bức xạ ròng hấp thụ bởi mặt đất Rn theo mơ hình SEBAL
2.4.2. Xác định giá trị nhiệt ẩn của q trình bốc thốt hơi nước λ từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8

Theo Allen và cộng sự 1998, tiêu chuẩn FAO 56 giá trị nhiệt ẩn của quá trình bốc thoát hơi nước (λ)
là năng lượng cần thiết để thay đổi một đơn vị khối lượng nước từ thể lỏng thành hơi trong một q trình có
áp suất khơng đổi và nhiệt độ không đổi.

8

2.4.3. Xác định hằng số Psychrometric (γ) từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình số độ cao DEM

Theo Allen và cộng sự 1998, hằng số Psychrometric được tính tốn thơng qua hàm Fi của các tham số

sau:

γ = Fi (P, Cp, ε, λ) (2.3)

Trong đó: P – Áp suất khí quyển (kPa); Cp – Giá trị nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi (Cp = 1,013

10-3 (MJ/kg/0C)); ε – Tỷ lệ khối lượng phân tử của hơi nước/khơng khí khơ (ε = 0,622); λ - Giá trị nhiệt ẩn của

q trình bốc thốt hơi nước (MJ/kg)

2.4.4. Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 xác định giá trị độ dốc của đường cong áp suất hơi bão hòa (Δ)

Để tính lượng bốc thốt hơi nước, trước hết cần phải xác định độ dốc đường cong (góc dốc) của đồ thị

thể hiện quan hệ giữa áp suất hơi bão hòa và nhiệt độ (∆)

2.5. Tính giá trị của các tham số từ ảnh vệ tinh Landsat 8 và thông tin độ cao phục vụ ước tính, giám

sát lượng bốc thốt hơi nước bề mặt lớp phủ

2.5.1. Tính giá trị năng lượng bức xạ ròng Rni từ ảnh vệ tinh Landsat 8 theo mơ hình SEBAL

Các bước chiết xuát năng lượng bức xạ ròng từ ảnh vệ tinh Landsat 8 được thực hiện theo sơ đồ hình

2.6

2.5.2. Tính giá trị bức xạ rịng trung bình ngày Rnd từ Rni được tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8

Sau khi tính được năng lượng bức xạ rịng tại thời điểm i (Rni) từ ảnh vệ tinh Landsat 8 từ mơ hình

SEBAL. u cầu đặt ra là phải tính được năng lượng bức xạ rịng trung bình theo ngày từ năng lượng bức xạ

ròng tại thời điểm i.

𝑅𝑛𝑖 = 𝑅𝑛,𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑖𝑛(𝜋𝑡/𝑁) (2.22)

2.5.3. Tính bức xạ rịng trung bình ngày Rnd từ số liệu khí tượng đo trực tiếp tại các trạm quan trắc theo

mơ hình FAO 56 – Penman - Monteith

Allen và cộng sự 1998, đã đề xuất cơng thức tính năng lượng bức xạ ròng theo ngày dựa trên số liệu

đo đạc trực tiếp tại các trạm quan trắc khí tượng thủy văn như sau:

Rnd = Rns – Rnl (2.29)

Trong đó: Rns – Bức xạ rịng sóng ngắn mặt trời (MJ/m2/ ngày); Rns – Bức xạ rịng sóng dài mặt trời (MJ/m2/

ngày).

2.5.4. Tính giá trị nhiệt ẩn của q trình bốc thoát hơi nước (λ) từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8

Giá trị nhiệt ẩn của q trình bốc thốt hơi nước (λ) được tính cho từng pixel ảnh theo cơng thức sau:

λ = 2.501 – 0.002361ˣTs (2.36)

2.5.5. Tính giá trị hằng số Psychrometric (γ) từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và thông tin độ cao từ DEM

Hằng số Psychrometric được tính tốn thơng qua tiêu chuẩn FAO 56 Penman - Monteith như sau:

𝛾 = 𝐶𝑝 𝑃 (2.37)
𝜀 𝜆

2.5.6. Tính giá trị độ dốc của đường cong áp suất hơi bão hòa (Δ) từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8

Giá trị độ dốc đường cong áp suất hơi nước bão hòa ∆ phụ thuộc vào tham số nhiệt độ khơng khí, tiêu

chuẩn FAO 56 Penman - Monteith đã xác định độ dốc của đường cong áp suất hơi nước bão hịa bằng cơng

thức sử dụng nhiệt độ khơng khí như sau: (2.39)
4098 [0,6108. 𝐸𝑋𝑃 ( 17,27 𝑇𝑆 )]
𝑇𝑎 + 237,3

𝛥 = (𝑇𝑆 + 237,3)2

9

2.6. Xác định hệ số a, b của mơ hình Priestley – Taylor phù hợp với địa hình khí hậu khu vực Tây Bắc

Việt Nam

Theo cơng thức tính lượng bốc thốt hơi nước (1.3) mơ hình Priestley – Taylor các hệ số a, b của mơ

hình được đề xuất theo kết quả tính thực nghiệm cho từng khu vực khác nhau.

Aiaj + Bibj + Li = 0 (2.40)

Chỉ số j tương ứng với mỗi thời điểm, chỉ số i tương ứng với vị trí các trạm khí tượng thuỷ văn, hệ

số 𝐴𝑖 = ∆𝑖 ∆𝑖−𝛾𝑖 × 𝑅𝑛𝑑𝑖 λ𝑖 , hệ số Bi = 1 và Li hệ số tự do.

2.7. Đề xuất mơ hình, quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước sử dụng kết hợp mơ hình
SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình Priestley - Taylor
2.7.1. Đề xuất mơ hình ước tính giám sát lượng bốc thoát hơi nước bề mặt lớp phủ khu vực Tây Bắc Việt
Nam

Mỗi mơ hình ước tính giám sát lượng bốc thốt hơi nước bề mặt lớp phủ khác nhau có những ưu nhược
điểm khác nhau tùy thuộc vào điều kiện địa hình, khí hậu, chênh cao địa hình và thực tế bề mặt lớp phủ của
các khu vực đó, phụ thuộc vào trang thiết bị, trình độ khoa học cơng nghệ và yêu cầu các tham số đầu vào của
các mơ hình đó. Đề tài luận án đã đề xuất sử dụng kết hợp mơ hình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8
và mơ hình Priestley-Taylor với các hệ số a, b được tính tốn từ thực nghiệm để ước tính giám sát lượng bốc
thốt hơi nước bề mặt lớp phủ khu vực Tây Bắc Việt Nam.
2.7.2. Quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước sử dụng kết hợp mơ hình SEBAL với dữ liệu
ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình Priestley - Taylor

Quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước theo mơ hình Priestley – Taylor với các tham
số được chiêt xuất từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và thông tin độ cao được tiến hành qua các bước chính như
sau:

10

Ảnh vệ tinh Landsat 8 (DN)

Bức xạ phổ của các kênh Chỉ số thực vật (NDVI) Nhiệt độ bề mặt TS
ảnh Lλ (Spectran radiance) Chỉ số (SAVI) (Surface temperature)
Chỉ số diện tích lá (LAI)
B1 B6
B3
Hệ số phản xạ của các
kênh ảnh 𝜌λ (Reflectivity) Hệ số phát xạ bề mặt
εNB và ε0 (Surface
B2
emissivities)
Suất phân sai tại đỉnh khí B5
quyển αtoa (Albedo-top of
atmosphere)

B4

Tia tới sóng ngắn Suất phân sai bề Tia phát xạ sóng dài Tia tới sóng dài 𝑅𝐿↓
𝑅𝑆↓ (Incoming mặt α (Surface 𝑅𝐿↑ (Out going (Incoming
shortwave) longwave) longwave)
albedo) B9 B10
B7 B8

Tính năng lượng bức xạ rịng thời điểm
i (Rni) SEBAL B11

Tính năng lượng bức xạ rịng trung bình Thông tin độ cao từ

ngày (Rnd) B12 DEM

Tính lượng bốc thốt hơi nước thực tế Nhiệt ẩn bốc thoát hơi
ETa theo mơ hình Priestley – Taylor nước (λ)
(a,b xác định bằng thực nghiệm) B14 Hằng số Psychrometric (γ)
Độ dốc đường cong áp
suất hơi nước bão hòa (Δ)

B13

Biên tập bản đồ bốc thoát hơi nước
thực tế ETa B15

Hình 2.2. Quy trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước thực tế ETa theo mơ hình Priestley - Taylor từ dữ
liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và thông tin độ cao từ DEM

2.8. Xây dựng chương trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước sử dụng kết hợp mơ hình
SEBAL và mơ hình Priestley-Taylor trên nền Google Earth Engine

Google Earth Engine (GEE) là một nền tảng dựa trên kỹ thuật điện tốn đám mây để phân tích khơng gian
địa lý trên quy mơ tồn cầu. GEE mang đến khả năng tính tốn khổng lồ của Google để giải quyết nhiều vấn

11
đề xã hội bao gồm phá rừng, hạn hán, thảm họa, bệnh tật, an ninh lương thực, quản lý nước, giám sát khí hậu
và bảo vệ môi trường.

Chương 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
Nội dung chương 3 trình bày khái quát về điều kiện tự nhiên, hiện trạng đất đai, bề mặt lớp phủ, dữ
liệu về khí tượng, ảnh vệ tinh tại tỉnh Hịa Bình phục vụ nghiên cứu. Thực nghiệm xác định hệ số tuyến tính
của mơ hình Priestley-Taylor từ chuỗi dữ liệu khí tượng đo trực tiếp tại các trạm khí tượng Hịa Bình, Sơn La.

Thực nghiệm ước tính và xây dựng chương trình ước tính, giám sát lượng bốc thốt hơi nước thực tế bề mặt
lớp phủ tại tỉnh Hịa Bình sử dụng kết hợp mơ hình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình
Priestley-Taylor với hệ số a, b xác định từ thực nghiệm tại các thời điểm ngày 01/7/2015 ngày 04/6/2017 và
ngày 18/8/2021.
3.1. Điều kiện tự nhiên của tỉnh Hịa Bình
3.1.1. Vị trí địa lý
Hịa Bình là tỉnh miền núi thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam vị trí địa lý của tỉnh nằm trong khoảng 20°19'
- 21°08' vĩ độ Bắc, 104°40' - 105°48' kinh độ Đông tiếp giáp với vùng đồng bằng sông Hồng.

Hình 3.1. Vị trí địa lý của tỉnh Hịa Bình
3.1.5. Thực trạng về cơ cấu tài ngun đất tỉnh Hịa Bình

Theo số liệu thống kê của UBND tỉnh Hịa Bình năm 2019 diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 459.062 ha;

12

BIỂU ĐỒ CƠ CẤU LOẠI ĐẤT TỈNH HỊA BÌNH NĂM 2019

Đất chưa sử dụng

Đất phi nông nghiệp 4,15%

11,52%

Đất nông nghiệp
84,33%

Biểu đồ 3.1: Cơ cấu các loại đất tỉnh Hịa Bình năm 2019

3.1.6. Tài nguyên nước

3.2. Dữ liệu phục vụ nghiên cứu
3.2.1. Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mô hình số độ cao DEM (SRTM)

Ảnh vệ tinh Landsat 8 chụp ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017 ngày 18/8/2021 sử dụng hệ tọa độ WGS-
84, múi chiếu 6o và được cắt theo ranh giới hành chính tỉnh Hịa Bình. Mơ hình số độ cao DEM (SRTM) độ
phẩn giải 30m theo ranh giới hành chính tỉnh Hịa Bình.
3.2.2. Dữ liệu khí tượng

Dữ liệu về (độ ẩm, vận tốc gió, nhiệt độ, số giờ nắng thực, lượng bốc thốt hơi nước thực tế) 08 trạm
quan trắc khí tượng thủy văn tỉnh Hịa Bình và 03 trạm khí tượng tỉnh Sơn La các ngày 01/7/2015, ngày
15/6/2016, ngày 04/6/2017, ngày 25/7/2018, ngày 09/7/2019, ngày 07/7/2020 và ngày 18/8/2021 phục vụ
nghiên cứu.

Hình 3.2. Vị trí các trạm khí tượng, thủy văn thuộc Đài khí tượng thủy văn tỉnh Hịa Bình, Sơn La

13

3.3. Thực nghiệm xác định hệ số a, b của mơ hình Priestley – Taylor với điều kiện địa hình, khí hậu khu

vực Tây Bắc Việt Nam từ dữ liệu quan trắc khí tượng, thủy văn tại tỉnh Hịa Bình

3.3.1 Kết quả tính giá trị năng lượng bức xạ rịng Rnd từ dữ liệu khí tượng, thủy văn đo trực tiếp tại các

trạm khí tượng thủy văn Hịa Bình theo mơ hình FAO 56

Sử dụng các cơng thức tính của mơ hình FAO 56 và dữ liệu tại các trạm khí tượng thủy văn (Nhiệt độ,

Độ ẩm, Giờ nắng thực, Vận tốc gió) tính năng lượng bức xạ rịng trung bình cho các ngày tương ứng.

Bảng 3.1. Kết quả tính năng lượng bức xạ rịng trung bình từ dữ liệu khí tượng theo mơ hình FAO 56

Tên trạm Kết quả tính giá trị năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày (MJ/m2/ngày)

1/7/2015 15/6/2016 4/6/2017 25/7/2018 9/7/2019 7/7/2020 18/8/2021

Khí tượng Hịa Bình 17,780 17,507 17,552 9,870 11,049 16,761 16,626

Khí tượng Mai Châu 16,791 15,693 16,220 7,842 10,483 14,766 14,189

Khí tượng Kim Bơi 16,699 15,411 16,982 10,962 10,328 16,216 16,407

Khí tượng Chi Nê 17,213 15,720 18,659 11,101 10,033 15,573 15,958

Khí tượng Lạc Sơn 16,775 16,192 16,012 10,199 9,363 16,001 15,621

Thủy văn HịaBình 17,622 17,260 17,606 10,053 11,020 16,658 16,459

Khí tượng Phù Yên 16,890 16,663 17,677 12,153 10,127 16,248 17,497

Khí tượng Mộc Châu 17,724 16,527 17,259 10,070 8,167 15,607 15,227

3.3.2 Kết quả tính giá trị nhiệt ẩn của q trình bốc thốt hơi nước (λ), hằng số Psychrometric (γ), độ dốc

đường cong áp suất hơi nước bão hịa (Δ) từ dữ liệu khí tượng thủy văn đo trực tiếp tại các trạm khí tượng

thủy văn Hịa Bình theo mơ hình FAO 56

3.3.2.1. Giá trị nhiệt ẩn của q trình bốc thốt hơi nước (λ)

Bảng 3.21. Kết quả tính giá trị nhiệt ẩn của quá trình bốc thốt hơi nước (λ) theo mơ hình FAO 56

Kết quả tính giá trị nhiệt ẩn của q trình bốc thoát hơi nước λ (MJ/kg)

Tên trạm 15/6/201 4/6/2017 25/7/201 9/7/2019 7/7/202 18/8/2021
1/7/2015 8 0

6

Khí tượng Hịa Bình 2,45951 2,45921 2,45850 2,46647 2,46092 2,46275 2,46452

Khí tượng Mai Châu 2,46346 2,46387 2,46246 2,46759 2,46458 2,46287 2,46452

Khí tượng Kim Bơi 2,46210 2,46281 2,46063 2,46777 2,46311 2,46381 2,46517

Khí tượng Chi Nê 2,45956 2,46210 2,45974 2,46600 2,46246 2,46316 2,46618

Khí tượng Lạc Sơn 2,46275 2,46181 2,46128 2,46677 2,46305 2,46316 2,46635

Thủy văn HịaBình 2,45980 2,45951 2,45880 2,46682 2,46057 2,46287 2,46470

Khí tượng Phù Yên 2,46104 2,46311 2,46010 2,46653 2,46151 2,46576 2,46358

Khí tượng Mộc Châu 2,46907 2,46806 2,46694 2,46989 2,47037 2,46682 2,47019

3.3.2.2. Kết quả tính giá trị hằng số Psychrometric (γ)

Bảng 3.32. Kết quả tính giá trị hằng số Psychrometric (γ) theo mơ hình FAO 56

Tên trạm 1/7/2015 Kết quả tính giá trị hằng số Psychrometric γ (Kpa/0C) 18/8/2021
15/6/2016 4/6/2017 25/7/2018 9/7/2019 7/7/2020

Khí tượng Hịa Bình 0,06690 0,06691 0,06693 0,06671 0,06686 0,06681 0,06676
Khí tượng Mai Châu 0,06569 0,06568 0,06571 0,06558 0,06566 0,06570 0,06566
Khí tượng Kim Bơi 0,06653 0,06651 0,06657 0,06638 0,06650 0,06648 0,06645

14

Khí tượng Chi Nê 0,06699 0,06692 0,06698 0,06681 0,06691 0,06689 0,06681

Khí tượng Lạc Sơn 0,06667 0,06669 0,06671 0,06656 0,06666 0,06666 0,06657

Thủy văn HịaBình 0,06689 0,06690 0,06692 0,06670 0,06687 0,06681 0,06676

Khí tượng Phù Yên 0,06572 0,06567 0,06575 0,06558 0,06571 0,06560 0,06566

Khí tượng Mộc Châu 0,05958 0,05960 0,05963 0,05956 0,05955 0,05963 0,05955

3.3.2.3. Tính giá trị độ dốc của đường cong áp suất hơi bão hịa (Δ)

Bảng 3.43. Kết quả tính giá trị độ dốc của đường cong áp suất hơi bão hịa (Δ) theo mơ hình FAO 56

Tên trạm Kết quả tính giá trị độ dốc của đường cong áp suất hơi nước bão hòa Δ (Kpa/0C)
1/7/2015 15/6/2016 4/6/2017 25/7/2018 9/7/2019 7/7/2020 18/8/2021

Khí tượng Hịa Bình 0,31300 0,31676 0,32595 0,23440 0,29544 0,27399 0,25449

Khí tượng Mai Châu 0,26605 0,26150 0,27736 0,22345 0,25386 0,27266 0,25449

Khí tượng Kim Bơi 0,28145 0,27333 0,29903 0,22176 0,27000 0,26215 0,24764

Khí tượng Chi Nê 0,31225 0,28145 0,31001 0,23915 0,27736 0,26934 0,23736

Khí tượng Lạc Sơn 0,27399 0,28490 0,29119 0,23148 0,27066 0,26934 0,23558

Thủy văn HịaBình 0,30927 0,31300 0,32210 0,23089 0,29975 0,27266 0,25261

Khí tượng Phù Yên 0,29402 0,27000 0,30558 0,23381 0,28838 0,24155 0,26474

Khí tượng Mộc Châu 0,20969 0,21897 0,22974 0,20231 0,19819 0,23089 0,19972

3.3.3 Kết quả tính hệ số a, b của mơ hình Priestley – Taylor với điều kiện địa hình, khí hậu tỉnh Hịa Bình

thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam từ dữ liệu quan trắc khí tượng thủy văn

3.3.3.1. Kết quả xác định hệ số a, b của mơ hình Priestley-Taylor

Bảng 3.54. Kết quả tính hệ số a, b của mơ hình Priestley – Taylor phù hợp với điều kiện địa hình, khí hậu

tỉnh Hịa Bình thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam

01/7/2015 Kết quả tính hệ số a, b của mơ hình Priestley - Taylor theo chuỗi thời điểm Trung bình
15/6/2016 4/6/2017 25/7/2018 9/7/2019 07/7/2020 18/8/2021

a b a b a b a b a b a b a b a b

0,795 -0,087 0,771 -0,118 0,862 0,123 0,767 -0,081 0,835 -0,171 0,782 0,123 0,730 0,029 0,792 -0,026

3.3.3.2. Kết quả kiểm chứng xác định hệ số a, b của mơ hình Priestley-Taylor
Bảng 3.65. Kết quả kiểm chứng xác định hệ số a, b của mơ hình Priestley – Taylor

Kết quả kiểm chứng tại các trạm (mm/ngày)

Tên trạm 01/7/2015 15/6/2016 4/6/2017 25/7/2018 9/7/2019 07/7/2020 18/8/2021

Thủy văn ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_ ETa_
Hưng Thi Đo Ktra Đo Ktra Đo Ktra Đo Ktra Đo Ktra Đo Ktra Đo Ktra
Thủy văn
Lâm Sơn 7,0 7,0 6,3 6,3 8,0 8,3 4,9 4,5 3,5 4,2 7,1 6,5 7,1 6,6
Khí tượng
Bắc Yên 6,8 7,2 6,5 6,3 9,2 8,6 4,8 4,4 5,1 4,4 6,8 6,4 6,2 6,6

7,2 7,3 7,1 6,8 7,1 8,1 4,7 4,8 3,1 3,9 7,8 6,7 6,5 6,5

15

3.4. Thực nghiệm tính lượng bốc thoát hơi nước thực tế từ bề mặt lớp phủ tại tỉnh Hịa Bình khu vực
Tây Bắc Việt Nam sử dụng kết hợp mơ hình SEBAL với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 và mơ hình
Priestley – Taylor với hệ số a, b xác định bằng thực nghiệm
3.4.1. Kết quả tính giá trị năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày Rnd từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8
(Rnd _VT)

Năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày tính trên tồn tỉnh Hịa Bình từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat
8 ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017 và ngày 18/8/2021 được thể hiện trong hình sau:

1,71 22,19 1,95 21,94 1,83 20,74

(MJ/m2/ngày) (MJ/m2/ngày) (MJ/m2/ngày)

Giá trị năng lượng bức xạ ròng Giá trị năng lượng bức xạ ròng Giá trị năng lượng bức xạ ròng

hấp thụ bởi bề mặt đất Rnd hấp thụ bởi bề mặt đất Rnd hấp thụ bởi bề mặt đất Rnd

(MJ/m2/ngày) tính từ ảnh vệ tinh (MJ/m2/ngày) tính từ ảnh vệ tinh (MJ/m2/ngày) tính từ ảnh vệ tinh

Landsat 8 ngày 01/7/2015 Landsat 8 ngày 04/6/2017 Landsat 8 ngày 18/8/2021

Hình 3.3. Kết quả tính năng lượng bức xạ rịng hấp thụ bởi bề mặt đất trung bình ngày trên tồn tỉnh Hịa Bình
(Rnd)

3.4.2 So sánh kết quả tính giá trị năng bức xạ rịng trung bình ngày theo mơ hình FAO 56 (Rnd_FAO) và
năng lượng bức xạ rịng trung bình ngày tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8 (Rnd_VT)

Kết quả tính cho thấy tại thời điểm ngày 01/7/2015 chênh lệch trung bình giá trị Rnd gữa mơ hình FAO
56 và mơ hình viễn thám là 1,313 (MJ/m2/ngày) tương ứng 8,07%, sai số trung phương là ± 1,773 MJ/m2/ngày.
Tại thời điểm ngày 04/6/2017 chênh lệch trung bình giá trị Rnd gữa mơ hình FAO 56 và mơ hình viễn thám là
0,938 (MJ/m2/ngày) tương ứng 6,60% Sai số trung phương là ± 1,444 MJ/m2/ngày. Tại thời điểm ngày
18/8/2021 chênh lệch trung bình giá trị Rnd gữa mơ hình FAO 56 và mơ hình viễn thám là 1,243 (MJ/m2/ngày)
tương ứng 8,81%. Sai số trung phương là ± 1,449 MJ/m2/ngày.

16

3.4.3. Kết quả tính giá trị nhiệt ẩn của q trình bốc thốt hơi nước (λ) với tham số nhiệt độ bề mặt được
tính từ ảnh Landsat 8

Sử dụng cơng thức (2.36) tính giá trị nhiệt tiềm ẩn của q trình bốc thốt hơi nước tại tỉnh Hịa Bình
với tham số nhiệt độ được tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8 các ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017 và ngày 18/8/2021
được kết quả như sau:

2,441 (MJ/kg) 2,479 2,453 2,490 2,423 2,485

(MJ/kg) (MJ/kg)

Giá trị nhiệt tiềm ẩn của quá trình Giá trị nhiệt tiềm ẩn của quá trình Giá trị nhiệt tiềm ẩn của q trình

bốc thốt hơi nước λ (MJ/kg) tính bốc thốt hơi nước λ (MJ/kg) bốc thoát hơi nước λ (MJ/kg)

từ ảnh vệ tinh Landsat 8 ngày tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8 tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8

01/7/2015 ngày 04/6/2017 ngày 18/8/2021

Hình 3.4. Kết quả tính giá trị nhiệt ẩn của quá trình bốc thốt hơi nước (λ) các ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017
và ngày 18/8/2021

17

Bảng 3.7. Bảng kết quả tính giá trị nhiệt ẩn tại các trạm quan trắc khí tượng, thủy văn ngày 01/7/2015, ngày

04/6/2017 và ngày 18/8/2021

Giá trị nhiệt ẩn λ Giá trị nhiệt ẩn λ Giá trị nhiệt ẩn λ

TT Tên trạm ngày 01/7/2015 ngày 04/6/2017 ngày 18/8/2021

(MJ/kg) (MJ/kg) (MJ/kg)

1 Khí tượng Hịa Bình 2,46369 2,46843 2,46328
2 Khí tượng Mai Châu 2,46398 2,47023 2,46082
3 Khí tượng Kim Bơi 2,46234 2,46741 2,46354

4 Khí tượng Chi Nê 2,46432 2,46989 2,46481

5 Khí tượng Lạc Sơn 2,46284 2,47281 2,46273
6 Thủy văn Hịa bình 2,46369 2,46843 2,46328

7 Thủy văn Hưng Thi 2,46330 2,47077 2,46324

8 Thủy văn Lâm Sơn 2,46323 2,47250 2,46169

3.4.4. Kết quả tính giá trị hằng số Psychrometric (γ) với giá trị độ cao được chiết xuất từ DEM và dữ liệu

ảnh vệ tinh Landsat 8

Sử dụng công thức (2.37), (2.38) để tính giá trị hằng số Psychrometric với giá trị độ cao được chiết

xuất từ DEM và giá trị nhiệt tiềm ẩn của q trình bốc thốt hơi nước tính trong mục 3.5.3 cho các ngày

01/7/2015, ngày 04/6/2017 và ngày 18/8/2021. Kết quả tính hằng số Psychrometric thể hiện trong hình sau:

0,05567 0,06724 0,05552 0,06700 0,05572 0,06709

18

Giá trị hằng số Psychrometric γ Giá trị hằng số Psychrometric γ Giá trị hằng số Psychrometric γ
tính theo giá trị độ cao chiết xuất tính theo giá trị độ cao chiết xuất tính theo giá trị độ cao chiết xuất
từ DEM và ảnh vệ tinh Landsat 8 từ DEM và ảnh vệ tinh Landsat 8 từ DEM và ảnh vệ tinh Landsat 8

ngày 01/7/2015 ngày 04/6/2017 ngày 18/8/2021

Hình 3.5. Kết quả tính giá trị hằng số Psychrometric (γ) các ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017, và ngày 18/8/2021

Bảng 3.8. Bảng kết quả tính giá trị hằng số Psychrometric (γ) tại các trạm quan trắc khí tượng, thủy văn

ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017 và ngày 18/8/2021

Hằng số Hằng số Hằng số

TT Tên trạm Psychrometric γ Psychrometric γ Psychrometric γ

ngày 01/7/2015 ngày 04/6/2017 ngày 18/8/2021

(kPa/0C) (kPa/0C) (kPa/0C)

1 Khí tượng Hịa Bình 0,06650 0,06638 0,06652

2 Khí tượng Mai Châu 0,06415 0,06399 0,06424

3 Khí tượng Kim Bơi 0,06655 0,06641 0,06652

4 Khí tượng Chi Nê 0,06693 0,06678 0,06692

5 Khí tượng Lạc Sơn 0,06673 0,06646 0,06673

6 Thủy văn Hịa bình 0,06650 0,06638 0,06652

7 Thủy văn Hưng Thi 0,06685 0,06665 0,06685

8 Thủy văn Lâm Sơn 0,06530 0,06505 0,06534

3.4.5. Kết quả tính giá trị độ dốc của đường cong áp suất hơi bão hòa (Δ) với tham số nhiệt độ bề mặt được

tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8
Sử dụng cơng thức (2.39) để tính độ dốc của đường cong áp suất hơi nước bão hòa với giá trị nhiệt độ

bề mặt được tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8 các ngày 01/7/2015, ngày 04/6/2017 và ngày 18/8/2021. Kết quả
tính được thể hiện như trong hình sau:

0,1344 0,4886 0,0779 0,3908 0,1009 0,4881