Nghiên cứu chỉ số bốc hơi bằng tư liệu ảnh modis phục vụ giám sát lớp phủ rừng ở khu vực tây nguyên

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

HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN
NGUYỄN MINH ĐỨC
TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ BỐC HƠI BẰNG TƢ LIỆU ẢNH MODIS
PHỤC VỤ GIÁM SÁT LỚP PHỦ RỪNG Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN
Chuyên ngành :
Mã số
:

Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
60520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Phạm Việt Hòa

HÀ NỘI - 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Minh Đức

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..............................................................................................
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG ẢNH MODIS
................................................................................................................................ 4
1.1 Tổng quan về ảnh MODIS ...................................................................................... 4
1.1.1 Cấu trúc tên của ảnh MODIS .......................................................................................... 5
1.1.2 Mức độ xử lý của ảnh MODIS ......................................................................................... 8
1.1.3 Một số sản phẩm từ ảnh MODIS ..................................................................................... 9
1.1.4 Dữ liệu ảnh MODIS sử dụng trong tính tốn chỉ số bốc hơi ....................................... 15

1.2 Sự bốc hơi nƣớc ...................................................................................................... 22
1.3 Cơ sở ứng dụng ảnh MODIS trong tính tốn chỉ số bốc hơi ............................. 24
1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu về giám sát bốc hơi (Evapotranspiration) ........................ 24
1.3.2 Lựa chọn công nghệ và mơ hình tính giám sát bốc hơi ................................................ 27

CHƢƠNG 2: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BỐC HƠI31
2.1 Các nhân tố tự nhiên................................................................................................ 31
2.1.1 Vị trí địa lý ........................................................................................................................ 31
2.1.2 Địa chất ............................................................................................................................. 31
2.1.3 Địa hình - địa mạo ............................................................................................................ 33
2.1.4 Khí hậu............................................................................................................................. 37
2.1.5. Thủy văn ........................................................................................................................... 44
2.1.6. Thổ nhưỡng ..................................................................................................................... 47
2.1.7. Các thảm thực vật chính của Tây Nguyên .................................................................... 51

2.2. Các nhân tố kinh tế xã hội ...................................................................................... 54
2.2.1. Dân tộc và chính sách phát triển kinh tế xã hội ................................................................ 54
2.2.2. Phát triển nông - lâm nghiệp............................................................................................. 55


CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỐI TƢƠNG QUAN GIỮA
BỐC HƠI VỚI BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG KHU VỰC TÂY NGUN
.............................................................................................................................. 60
3.1 Mơ hình tính tốn và cơ sở dữ liệu ....................................................................... 60
3.1.1 Mơ hình tính tốn bốc hơi .............................................................................................. 60
3.1.2 Dữ liệu sử dụng............................................................................................................... 60

3.2 Phân tích mối tƣơng quan giữa chỉ số bốc hơi với biến động lớp phủ rừng khu
vực Tây Nguyên giai đoạn 2000 - 2010 ....................................................................... 67
3.3 Phân tích mối tƣơng quan giữa chỉ số bốc hơi với biến động lớp phủ rừng khu
vực Tây Nguyên giai đoạn 2000 - 2010 ....................................................................... 74

PHẦN III: KẾT LUẬN ...................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 86


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của MODIS trên vệ tinh TERRA và AQUA ................................ 4
Bảng 1.2 Chi tiết các kênh của ảnh Modis ................................................................................. 6
Bảng 1.3 Các sản phẩm từ ảnh MODIS ...................................................................................... 9
Bảng 1.4: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MOD15A2 ...................................................................... 15
Bảng 1.5: Bảng mô tả số lớp sản phẩm ảnh MOD15A1 .......................................................... 16
Bảng 1.6: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MCD12Q1 ...................................................................... 16
Bảng 1.7: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MCD12Q1 ........................................ 17
Bảng 1.8: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MCD43B2 ...................................................................... 18

Bảng 1.9: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MODIS (MCD43B2): ...................... 19
Bảng 1.10: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MCD43B3 .................................................................... 20
Bảng 1.11: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MODIS (MCD43B3): .................... 21
Bảng 2.1: Nhiệt độ trung bình và lượng mưa tại các trạm khí tượng của Tây Nguyên ............ 40
Bảng 2.2: Danh sách, tọa độ các trạm khí tượng ...................................................................... 42
Bảng 2.3 Các loại đất chính vùng Tây Nguyên ........................................................................ 50
Bảng 2.4: Hiện trạng lớp phủ Tây Nguyên năm 2010 ............................................................. 51
Bảng 3.1: Mã hiện trạng lớp phủ rừng ...................................................................................... 63
Bảng 3.2: Số liệu thống kê diện tích các loại lớp phủ của năm 2000 ....................................... 65
Bảng 3.3: Số liệu thống kê diện tích các loại lớp phủ của năm 2010 ....................................... 67
Bảng 3.4: Phân bố các lớp hiện trạng rừng bốc hơi năm 2000 ................................................. 68
Bảng 3.5: Phân bố các lớp hiện trạng rừng theo nhóm bốc hơi năm 2010 ............................... 72
Bảng 3.6: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2000................... 75
Bảng 3.7: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2001.................. 75
Bảng 3.8: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2002.................. 76
Bảng 3.9: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2003................... 76
Bảng 3.10: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2004................. 77
Bảng 3.11: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2005................. 77
Bảng 3.12: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2006................ 78
Bảng 3.13: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2007................ 78
Bảng 3.14: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2008................ 79
Bảng 3.15: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2009................. 79
Bảng 3.16: Phân bố các nhóm lớp biến động rừng theo các lớp bốc hơi năm 2010................. 80


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cấu trúc trục của ảnh MODIS chụp theo chiều ngang dọc............................... 5
Hình 1.2 Sơ đồ đường bay chụp của vệ tinh MODIS ...................................................... 6
Hình 1.3 Ảnh vệ tinh MODIS tổ hợp 8 ngày tháng 12 năm 2012 ................................... 8
Hình 1.4: Ảnh MOD15A2 khu vực Tây Nguyên........................................................... 15

Hình 1.5: ảnh MCD12Q1 khu vực Tây Nguyên ............................................................ 16
Hình 1.6: ảnh MCD43B2 khu vực Tây Nguyên ............................................................ 18
Hình 1.7: hình ảnh MCD43B3 khu vực Tây Nguyên .................................................... 20
Hình 1.8: Vịng tuần hồn nước ..................................................................................... 23
Hình 1.9: Mơ hình tính tốn ET hàng ngày sử dụng dữ liệu MODIS và dữ liệu khí
tượng MODIS-MM5 FDDA .......................................................................................... 25
Hình 1.10: Mơ hình tính tốn ET tồn cầu sử dụng dữ liệu MODIS (Mu et al. 2011) . 26
Hình 2.1 Bản đồ phân tầng độ cao và bản đồ vờn bóng địa hình khu vực Tây Nguyên 34
Hình 2.2 Bản đồ địa mạo Tây Nguyên ........................................................................... 36
Hình 2.3 Nhiệt độ trung bình tháng và lượng mưa của trạm Đà Lạt năm 2012 ............ 41
Hình 2.4 Nhiệt độ trung bình và lượng mưa của trạm Bn Mê Thuột ........................ 41
Hình 2.5 Sơ đồ các trạm khí tượng khu vực Tây Ngun ............................................. 44
Hình 2.6 Sơ đồ thủy văn khu vực Tây Nguyên .............................................................. 46
Hình 2.7 Bản đồ đất khu vực Tây Nguyên..................................................................... 49
Hình 2.8: Sơ đồ hiện trạng lớp phủ rừng Tây Nguyên năm 2010................................. 53
Hình 3.1: Bản đồ bốc hơi nước khu vực tỉnh Tây Nguyên từ năm 2000 – 2010 ........... 62
Hình 3.2: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2000 ............................................................. 64
Hình 3.3: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2010 ............................................................. 66
Hình 3.4: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2000 và bản đồ bốc hơi nước năm 2000 ..... 68
Hình 3.5: Biểu đồ hiện trạng diện tích lớp phủ theo các nhóm bốc hơi năm 2000 ...... 70
Hình 3.6: Bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2010 và bản đồ bốc hơi nước năm 2010 ..... 71
Hình 3.7: Biểu đồ hiện trạng lớp phủ theo các nhóm bốc hơi năm 2010 ...................... 74
Hình 3.8 Phân bố của lớp rừng khơng biến động theo các nhóm bốc hơi từ năm 2000
đến năm 2010 ................................................................................................................. 81
Hình 3.9: Phân bố của lớp rừng mất đi theo các nhóm bốc hơi từ năm 2000 đến năm
2010 ................................................................................................................................ 81
Hình 3.10: Phân bố của lớp rừng phục hồi theo các nhóm bốc hơi từ năm 2000 đến
năm 2010 ........................................................................................................................ 82
Hình 3.11 Phân bố của lớp khơng rừng khơng biến động theo các nhóm bốc hơi từ
năm 2000 đến năm 2010 khu vực Tây Nguyên ............................................................. 82

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tài nguyên rừng là một trong những nguồn tài nguyên quý giá của đất nước
nhưng ngày nay diện tích rừng đang ngày càng bị thu hẹp nên công tác giám sát, quản
lý tài nguyên rừng là một việc cấp thiết. Ở nước ta, rừng Tây Nguyên là một trong
những nguồn tài nguyên rừng bị suy giảm nhất. Cùng với áp lực phá rừng lấy đất trồng
cây công nghiệp, các nỗ lực phát triển rừng đã đem lại những thay đổi đáng kể về diện
tích rừng và chất lượng lớp phủ nhưng cho đến ngày nay, các đơn vị quản lý rừng vẫn
chưa tìm được một công cụ hữu hiệu nào để hỗ trợ cơng tác quản lý, giám sát chất
lượng cũng như có thể xác định chính xác sự biến động lớp phủ rừng, đặc biệt là các
khu vực trọng điểm như rừng đầu nguồn. Vì vậy, việc phân tích ảnh hưởng xung đột
của việc phát triển cây công nghiệp, nông nghiệp và các hoạt động sử dụng đất khác
đến lớp phủ rừng gặp rất nhiều khó khăn. Đặc biệt ở khu vực rừng Tây Ngun, với
những điều kiện địa hình, khí hậu và việc sử dụng tài nguyên đất riêng biệt, việc phân
tích, giám sát lớp phủ rừng càng yêu cầu được quản lý thường xuyên hơn.
Ở thời điểm này, việc sử dụng các lực lượng giám sát chưa thể đáp ứng hết
các yêu cầu này nên việc xây dựng một hệ thống có khả năng cung cấp kịp thời, liên
tục các thông tin giám sát và quản lý rừng là hết sức cấp bách. Do vậy cần phải có
một phương pháp mới để có thể cập nhật thơng tin nhanh và chính xác có như vậy
mới nhanh chóng đưa ra các giải pháp, các quyết định hợp lý trong công tác giám
sát tài nguyên rừng.
Ngày nay, sự phát triển của công nghệ vệ tinh quan sát Trái đất, khả năng ứng
dụng công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu lớp phủ
thực vật cho thấy có nhiều ưu thế với điều kiện đặc thù của Tây Nguyên. Và việc ứng
dụng ảnh viễn thám, đặc biệt là ảnh MODIS (có khả năng chụp 1 – 4 ảnh/ngày) hiện
nay đáp ứng được các yêu cầu này. Ưu điểm của ảnh MODIS là thể thu nhận được

hàng ngày, với tần suất quan sát lãnh thổ cao, độ phủ trùm lớn, giúp thu thập thơng tin
nhanh chóng, đồng bộ, khách quan rất phù hợp cho công tác giám sát lớp phủ và phát
triển của rừng. Đây là ưu điểm vượt trội của dữ liệu này so với ảnh vệ tinh độ phân giải
cao. Ngoài ra, ảnh MODIS cũng cung cấp những chỉ số quan trọng về hiện trạng lớp
phủ rừng như các chỉ số sinh trưởng thực vật, chỉ số diện tích lá, độ bốc hơi nước bề
mặt... Trong đó, các thơng số về chỉ số bốc hơi – ET (Evapotranspiration) hồn tồn có


2

thể tính được từ ảnh vệ tinh MODIS phục vụ cho việc tính các vịng tuần hồn năng
lượng, nước và các biến động môi trường.
Xuất phát từ những lý do trên học viên đã chọn đề tài: ”Nghiên cứu chỉ số bốc
hơi bằng tư liệu ảnh MODIS phục vụ giám sát lớp phủ rừng ở khu vực Tây Nguyên”
cho luận văn của mình.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Nghiên cứu chỉ số bốc hơi bằng tư liệu ảnh MODIS phục vụ công tác giám sát
lớp phủ rừng:
- Nghiên cứu lựa chọn mơ hình tính tốn chỉ số bốc hơi
- Ứng dụng ảnh MODIS trong theo dõi, giám sát chỉ số bốc hơi
- Đưa ra mối tương quan giữa chỉ số bốc hơi (ET) với hiện trạng và biến động
lớp phủ rừng phục vụ các mơ hình quản lý và giám sát lớp phủ rừng Tây Nguyên
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu các chỉ số bốc hơi, lớp phủ rừng
- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Tây Nguyên
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin, các tài liệu
liên quan;
- Phương pháp phân tích khơng gian: Tổng hợp, xử lý logic các tài liệu, giải

quyết các vấn đề đạt ra và phân tích mối tương quan không gian giữa hiện trạng lớp
phủ rừng và chỉ số bốc hơi;
- Phương pháp viễn thám: dữ liệu ảnh vệ tinh quang học có phạm vi thu nhận
rộng, chu kỳ lập lại cao cho phép quan trắc giám sát các thay đổi về thực phủ/ thực vật
theo thời gian phù hợp với công tác theo dõi các thay đổi của các đối tượng thực vật.
5. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn của đề tài
Thông qua việc nghiên cứu lý thuyết, kết quả thực nghiệm tác giả mong muốn thể
hiện các vấn đề sau:
- Ứng dụng phương pháp viễn thám vào công tác giám sát lớp phủ rừng là
phương pháp đem lại hiệu quả cao và cần được ứng dụng rộng rãi
- Dùng ảnh MODIS cho phép ta giám sát lớp phủ rừng hàng ngày, hàng tháng,
không tốn kém do ảnh MODIS được cung cấp miễn phí.


3

- Cung cấp thông số giám sát môi trường lớp phủ rừng thường xuyên, góp phần
bảo vệ và phát triển lớp phủ rừng trên địa bàn Tây Nguyên.
- Thể hiện mối tương quan giữa hiện trạng lớp phủ rừng và chỉ số bốc hơi theo
thời gian.
6. Kết cấu của luận văn
Luận văn được xây dựng trên cơ sở 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng ảnh MODIS trong tính tốn chỉ
số bốc hơi.
Chương 2: Các nhân tố ảnh hưởng đến q trình bốc hơi.
Chương 3: Tính tốn lượng bốc hơi phục vụ giám sát lớp phủ rừng khu
vực Tây Nguyên bằng tư liệu ảnh MODIS
7. Lời cảm ơn
–
sự quan tâm giúp đỡ

–
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Việt Hòa – phòng Công nghệ
viễn thám và GIS - Viện Công nghệ Vũ trụ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam đã trực tiếp chỉ dẫn, nhiệt tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các anh, các chị và các bạn phịng
Cơng nghệ Viễn thám và GIS – Viện Cơng nghệ Vũ trụ - Viện Hàn Lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện và giúp tôi trong quá trình thu thập các tài liệu
phục vụ luận văn.
Tơi xin cảm ơn đề tài TN3/T16 thuộc chương trình Khoa học và công nghệ phục
vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Nguyên đã hỗ trợ tư liệu để tơi hồn thành luận
văn này.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Khoa Trắc địa, bộ mơn Trắc địa Mỏ
và phịng sau Đại học trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi
trong thời gian học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã
động viên, giúp đỡ và khích lệ tơi trong thời gian qua.
Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn!


4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG ẢNH MODIS
TRONG TÍNH TỐN CHỈ SỐ BỐC HƠI
1.1 Tổng quan về ảnh MODIS
MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), tức phổ kế tạo ảnh
độ phân giải trung bình, là một trong những hệ thống thu ảnh đặt trên hai vệ tinh
TERRA hay EOS AM-1, phóng ngày 18 tháng 12 năm 1999 và AQUA (EOS PM-1),
phóng ngày 4 tháng 5 năm 2002. Cả hai vệ tinh đều bay ở độ cao 705 km trên quĩ đạo
tròn, cận cực đồng hành với mặt trời, cắt qua xích đạo ở nửa sáng trên đường đi xuống
vào 10h30' (giờ địa phương) đối với vệ tinh TERRA hay trên đường đi lên vào 13h30'

đối với vệ tinh AQUA. Nhờ vậy, MODIS có khả năng quan sát hầu như toàn bộ bề mặt
trái đất mỗi ngày 2 lần. ảnh được thu trên 36 kênh phổ với chiều rộng dải thu lên tới
2330 km (xem bảng 1.1).
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của MODIS trên vệ tinh TERRA và AQUA
Độ cao 705 km, tròn, cận cực, đồng hành với mặt trời, cắt
Quĩ đạo:

qua xích đạo ở nửa sáng vào 10h30' trên đường đi xuống
(Terra) hoặc 13h30' trên đường đi lên (Aqua)

Tần số qt

20,3 vịng/phút, vng góc với đường bay

Khn ảnh

2330 km x 10° vĩ

Kích thước

1,0 x 1,6 x 1,0 m

Trọng lượng

228,7 kg

Cơng suất

162,5 W (trung bình trên 1 vịng bay)

Tần suất truyền số liệu
Mức lượng tử số liệu

10,6 Mb/giây (cực đại vào ban ngày), 6,1 Mb/giây (trung
bình trong vịng bay)
12 bit

250 m (kênh 1-2),
Độ phân giải không gian 500 m (kênh 3-7),
1000 m (kênh 8-36)
Tuổi thọ dự kiến

6 năm

Các kênh phổ của ảnh MODIS được lựa chọn một cách có chủ đích nhằm giải
quyết những nhiệm vụ cụ thể định trước (bảng 1.2), phục vụ mục tiêu chung là nghiên


5

cứu các quá trình diễn ra trên đất, trên biển và trong tầng thấp của khí quyển, giúp nâng
cao những hiểu biết về các biến động toàn cầu. Đồng thời, tạo ra các mơ hình có liên
hệ qua lại, đủ tin cậy về hệ thống trái đất giúp dự báo những thay đổi toàn cầu, làm căn
cứ để xây dựng các chính sách về bảo vệ mơi trường.
Nguồn ảnh: thu nhận từ nguồn cung cấp của NASA, do trung tâm Land
Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC) phân phối
(http ://www.lpdaac.usgs.gov)
Ảnh MODIS được thu nhận từ hai hệ thống vệ tinh chính, bao gồm: MODIS
Terra và MODIS Aqua. Với tầm quan sát lên đến hơn 2.330 km, vệ tinh này có thể
quan trắc gần như toàn bộ Trái Đất. Ảnh MODIS có 36 băng phổ từ bước sóng

0.405μm đến 14.385μm, với 3 độ phân giải: 250, 500 và 1000 mét.
1.1.1 Cấu trúc tên của ảnh MODIS
Ảnh MODIS thường có tên dưới dạng:
MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdf
Trong đó:
MOD09A1: tên rút ngắn của sản phẩm
.A2006001: Ngày chụp (tính theo ngày Julian), có dạng: A-YYYYDDD
.h08v05: các trục của cảnh chụp (theo chiều ngang và dọc)

Hình 1.1 Cấu trúc trục của ảnh MODIS chụp theo chiều ngang dọc


6

.005: kí hiệu lưu trữ của cơ sở dữ liệu
.2006012234567: Ngày tạo ảnh, tính theo ngày Julian (YYYYDDDHHMMSS)
.hdf: định dạng dữ liệu (HDF-EOS)
Ảnh MODIS có độ phân giải theo thời gian khá rộng, có thể thay đổi từ ảnh hàng
ngày, ảnh tổ hợp 8 ngày, 16 ngày, hàng tháng, hàng quý hoặc hàng năm.

Hình 1.2 Sơ đồ đường bay chụp của vệ tinh MODIS
Hầu hết các sản phẩm chính thức của MODIS đều được chụp theo hệ thống lưới ô
vuông như hình trên. Các ơ được chia theo đơn vị 10 độ, bắt đầu từ 0 (như hình 1.2 ).
Bảng 1.2 Chi tiết các kênh của ảnh Modis
Kênh Bƣớc sóng

Độ phân giải

Chìa khóa sử dụng

khơng gian
1

620–670

250

Biến động lớp phủ mặt đất, Chlorophyll
thực vật

2

841–876

250

Số lượng mây, biến động lớp phủ thực vật

3

459–479

500

Sự khác nhau giữa đất/thực vật

4

545–565

500

Thực vật xanh

5

1230–1250

500

Sự khác nhau giữa lá/ vịm lá

6

1628–1652

500

Sự khác nhau giữa mây/tuyết

7

2105–2155

500

Đặc tính mây, đặc tính đât (Land)


7

8

405–420

1000

Chlorophyll

9

438–448

1000

Chlorophyll

10

483–493

1000

Chlorophyll

11

526–536

1000

Chlorophyll

12

546–556

1000

Trầm tích

13h

662–672

1000

Khí quyển, trầm tích

13l

662–672

1000

Khí quyển, trầm tích

14h

673–683

1000

Chlorophyll huỳnh quang

14l

673–683

1000

Chlorophyll huỳnh quang

15

743–753

1000

Đặc tính khơng khí (Aerosol)

16

862–877

1000

Đặc tính khơng khí, đặc tính khí quyển
(atmospheric)

17

890–920

1000

Đặc tính khơng khí, đặc tính khí quyển

18

931–941

1000

Đặc tính khí quyển, đặc tính mây

19

915–965

1000

Đặc tính khí quyển, đặc tính mây

20

3.660–3.840

1000

Nhiệt độ bề mặt biển

21

3.929–3.989

1000

Cháy rừng và núi

22

3.929–3.989

1000

Nhiệt độ mây, nhiệt độ bề mặt

23

4.020–4.080

1000

Nhiệt độ mây, nhiệt độ bề mặt

24

4.433–4.498

1000

Cloud Fraction, nhiệt độ tầng đối lưu

25

4.482–4.549

1000

Cloud Fraction, nhiệt độ tầng đối lưu

26

1360–1390

1000

Cloud Fraction (Thin Cirrus), nhiệt độ
tầng đối lưu

27

6.535–6.895

1000

Độ ẩm trung bình tầng đối

28

7.175–7.475

1000

Độ ẩm cao tầng đối lưu

29

8.400–8.700

1000

Nhiệt độ bề mặt

30

9.580–9.880

1000

Tầng Ozone

31

10.780–11.280

1000

Nhiệt độ mây, cháy rừng và núi lửa, nhiệt

độ bề mặt

32

11.770–12.270

1000

Độ cao mây, cháy rừng và núi lửa, nhiệt
độ bề mặt


8

33

13.185–13.485

1000

Cloud Fraction, độ cao mây

34

13.485–13.785

1000

Cloud Fraction, độ cao mây

35

13.785–14.085

1000

Cloud Fraction, độ cao mây

36

14.085–14.385

1000

Cloud Fraction, độ cao mây

1.1.2 Mức độ xử lý của ảnh MODIS
Ảnh MODIS được phân phối dưới nhiều mức độ xử lý khác nhau, hầu hết là miễn
phí. Mức độ này được chia thành: 0, 1A, 1B, 2, 2G, 3 và 4. Ảnh 0 và 1A là ảnh gốc,
chưa được hiệu chỉnh địa lý và khí quyển, ảnh 1B đã được hiệu chỉnh địa lý, ở dạng gí
trị số DN. Ảnh ở mức độ 2 trở lên hầu hết đã được hiệu chỉnh khí quyển, người dùng
có thể tải trực tiếp, sử dụng cơng cụ thích hợp để nắn chỉnh địa lý và tách các băng
khác nhau từ ảnh tải về.
Điểm chung của Modis Terra và Modis Aqua là có ảnh ở Level 0, Level 1A, 1B các
dữ liệu chưa được sử lý theo chuyên đề nên ta có thể sử dụng và xử lý theo mục đích sử
dụng.

Hình 1.3 Ảnh vệ tinh MODIS tổ hợp 8 ngày tháng 12 năm 2012
khu vực Tây Nguyên.

9

1.1.3 Một số sản phẩm từ ảnh MODIS
Ảnh MODIS mức độ 1 và các sản phẩm khí quyển, phân phối bởi: L1 and
Atmosphere Archive and Distribution System (LAADS). Sản phẩm đất, phân phối bởi:
Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC).
Mặc dù độ phân giải không cao, nhưng với tầm phủ rộng, thời gian quan trắc liên
tục và đặc biệt là miễn phí, ảnh MODIS là nguồn tài liệu tham khảo giá trị cao đối với
các nhà khoa học. 36 băng phổ giúp ảnh MODIS được ứng dụng ngày càng nhiều trong
hầu hết lĩnh vực nghiên cứu hiện nay.
Các sản phẩm chuẩn được tính tốn từ ảnh MODIS liên quan đến đề tài có thể
được cung cấp trực tiếp từ một số website và được tổng hợp dưới bảng 1.3.
Bảng 1.3 Các sản phẩm từ ảnh MODIS
Tên

Vệ tinh

Sản phẩm

Raster

Độ
phân
giải (m)

MOD13Q1

Terra

Vegetation Indices

Tile

250m

16 day

MYD14A1

Aqua

Thermal Anomalies &
Fire

Tile

1000m

Daily

MOD14A1

Terra

Thermal Anomalies &
Fire

Tile

1000m

Daily

MYD14A2

Aqua

Tile

1000m

8 day

MOD14A2

Terra

Thermal Anomalies &
Fire

Tile

1000m

8 day

MYD14

Aqua

Thermal Anomalies &
Fire

Swath

1000m

5 min

MYD09CM
G

Aqua

Surface Reflectance
Bands 1–7

CMG

5600m

Daily

MOD09CM

Terra

Surface Reflectance

CMG

5600m

Daily

Thermal Anomalies &
Fire

Tổ hợp


10

Tên

Vệ tinh

G

Sản phẩm

Raster

Độ
phân
giải (m)

Tổ hợp

Tile

250m

Daily

Tile

250m

Daily

Bands 1–7
Surface Reflectance

MYD09GQ

Aqua

MOD09GQ

Terra

MYD09GA

Aqua

Surface Reflectance
Bands 1–7

Tile

500/100
0m

Daily

MYD09A1

Aqua

Surface Reflectance
Bands 1–7

Tile

500m

8 day

MYD17A2

Aqua

Tile

1000m

8 day

MOD09A1

Terra

Surface Reflectance
Bands 1–7

Tile

500m

8 day

MYD09Q1

Aqua

Surface Reflectance
Bands 1–2

Tile

250m

8 day

MOD09Q1

Terra

Surface Reflectance
Bands 1–2

Tile

250m

8 day

MCD43B4

Combined

Nadir BRDFAdjusted Reflectance

Tile

1000m

16 day

MCD43A4

Combined

Nadir BRDFAdjusted Reflectance

Tile

500m

16 day

MCD43C4

Combined

Nadir BRDFAdjusted Reflectance

CMG

5600m

16 day

MYD15A2

Aqua

Leaf Area Index FPAR

Tile

1000m

8 day

Bands 1–2
Surface Reflectance
Bands 1–2

Gross Primary
Productivity


11

Tên

Vệ tinh

Sản phẩm

Raster

Độ
phân
giải (m)

MOD15A2

Terra

Leaf Area Index FPAR

Tile

1000m

8 day

MCD15A3

Combined

Leaf Area Index FPAR

Tile

1000m

4 day

MOD44W

Terra

Tile

250m

None

CMG

5600m

Monthly

CMG

5600m

Monthly

Tile

5600m

Daily

Tile

5600m

Daily

Aqua

Land Surface
Temperature &
Emissivity

Tile

1000m

Daily

MYD11C1

Aqua

Land Surface
Temperature &
Emissivity

CMG

5600m

Daily

MOD11C1

Terra

Land Surface
Temperature &

CMG

5600m

Daily

MYD11C3

Aqua

Land Water Mask
Derived
Land Surface
Temperature &
Emissivity

Tổ hợp

Land Surface
MOD11C3

Terra

Temperature &
Emissivity

MYD11B1

Aqua

Land Surface
Temperature &
Emissivity

MOD11B1

Terra

Land Surface
Temperature &

Emissivity

MYD11A1


12

Tên

Vệ tinh

Sản phẩm

Raster

Độ
phân
giải (m)

Tổ hợp

Tile

1000m

8 day

CMG

5600m

8 day

CMG

5600m

8 day

Emissivity
Land Surface
MOD11A2

Terra

Temperature &
Emissivity
Land Surface

MYD11C2

MOD11C2

Aqua

Terra

Temperature &
Emissivity
Land Surface

Temperature &
Emissivity
Land Surface

MYD11_L2

Aqua

Temperature &
Emissivity

Swath

1000m

5 min

MCD12Q1

Combined

Land Cover Type

Tile

500m

Yearly

MCD12C1

Combined

Land Cover Type

CMG

5600m

Yearly

MCD12Q2

Combined

Land Cover Dynamics

Tile

500m

Yearly

MOD17A2

Terra

Tile

1000m

8 day

MCD43C2

Combined

BRDF-Albedo Snowfree Quality

CMG

5600m

16 day

MCD43A2

Combined

BRDF-Albedo
Quality

Tile

500m

16 day

MCD43A1

Combined

Tile

500m

16 day

MCD43B1

Combined

Tile

1000m

16 day

Gross Primary
Productivity

BRDF-Albedo Model
Parameters
BRDF-Albedo Model


13

Tên

Vệ tinh

Sản phẩm

Raster

Độ
phân
giải (m)

Tổ hợp

CMG

5600m

16 day

Parameters
BRDF-Albedo Model

MCD43C1

Combined

MCD43B3

Combined

Albedo

Tile

1000m

16 day

MCD43C3

Combined

Albedo

CMG

5600m

16 day

MYD13C2

Aqua

Vegetation Indices

CMG

5600m

Monthly

MOD13C2

Terra

Vegetation Indices

CMG

5600m

Monthly

MYD13C1

Aqua

Vegetation Indices

CMG

5600m

16 day

MOD13C1

Terra

Vegetation Indices

CMG

5600m

16 day

MYD13A3

Aqua

Vegetation Indices

Tile

1000m

Monthly

MOD13A3

Terra

Vegetation Indices

Tile

1000m

Monthly

MYD13Q1

Aqua

Vegetation Indices

Tile

250m

16 day

MYD13A2

Aqua

Vegetation Indices

Tile

1000m

16 day

MOD13A2

Terra

Vegetation Indices

Tile

1000m

16 day

MYD13A1

Aqua

Vegetation Indices

Tile

500m

16 day

MCD43B2

Combined

BRDF-Albedo
Quality

Tile

1000m

16 day

MYD11A2

Aqua

Land Surface
Temperature &
Emissivity

Tile

1000m

8 day

MCD45A1

Combined

Burned Area

Tile

500m

Monthly

MOD11A1

Terra

Land Surface
Temperature &

Tile

1000m

Daily

Parameters


14

Tên

Vệ tinh

Sản phẩm

Raster

Độ
phân
giải (m)

Tổ hợp

Tile

250m

Yearly

Swath

1000m

5 min

Emissivity
Vegetation

MOD44B

Terra

MOD14

Terra

MOD17A3

Terra

Gross Primary
Productivity

Tile

1000m

Yearly

MCD15A2

Combined

Leaf Area Index FPAR

Tile

1000m

8 day

MOD13A1

Terra

Vegetation Indices

Tile

500m

16 day

MCD43A3

Combined

Albedo

Tile

500m

16 day

Swath

1000m

5 min

Continuous Fields
Thermal Anomalies &
Fire

Land Surface
MOD11_L2

Terra

MOD09GA

Terra

Temperature &
Emissivity
Surface Reflectance
Bands 1–7

Tile

500/100
0m

Daily


15

1.1.4 Dữ liệu ảnh MODIS sử dụng trong tính tốn chỉ số bốc hơi
a) sản phẩm MOD15A2

Bảng 1.4: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MOD15A2
Phạm vi thời gian

February 18, 2000 -

Khu vực

~10 x 10 lat/long

Dung lượng file

~0.2 MB compressed

Múi chiếu

Sinusoidal s n

Dạng dữ liệu

HDF-EOS

Kích thước

1200 x 1200

Độ phân giải

1 kilometer

ows/columns

Số lớp sản phẩm
6
Hình 1.4: Ảnh MOD15A2 khu
vực Tây Nguyên
Sản phẩm của chỉ số diện tích lá (LAI) và tỷ lệ bức xạ quang hợp (FPAR) của
ảnh MODIS toàn cầu cấp 4 được ghép lại mỗi 8 ngày ở độ phân giải 1 km trên một
mạng lưới sin. Bộ dữ liệu khoa học được cung cấp trong MOD15A2 bao gồm LAI,
FPAR, một đánh giá chất lượng, và độ lệch chuẩn cho mỗi chỉ số.
Chỉ số LAI xác định số lượng các lớp tương đương của lá liên quan đến một đơn
vị diện tích mặt đất, trong khi FPAR đo tỉ lệ của bức xạ có bước sóng trong quang hợp

hoạt động được hấp thụ bởi một mái vòm. Cả hai chỉ số được sử dụng như các thơng số
vệ tinh có nguồn gốc từ tính quang bề mặt, bốc hơi nước, và sản xuất sơ cấp, do đó
được sử dụng để tính tốn năng lượng trên mặt đất, than, q trình chu kỳ nước và địa
chất của thảm thực vật.
Sản phẩm phiên bản 5 MODIS / Terra LAI được đã được kiểm chứng mức 2, độ
chính xác đã được đánh giá qua một bộ phân bố rộng rãi của các địa điểm và khoảng
thời gian thông qua một số số liệu mặt đất thật và xác nhận những kết quả. Sản phẩm
phiên bản 5 MODIS / Terra FPAR được đã xác thực qua giai đoạn 1, có nghĩa là độ
chính xác đã được ước tính bằng cách sử dụng một số lượng nhỏ các phép đo độc lập
thu được từ các địa điểm được lựa chọn, khoảng thời gian và những kết quả thu được
từ số liệu mặt đất.


16

Bảng 1.5: Bảng mô tả số lớp sản phẩm ảnh MOD15A1
Số lớp sản phẩm

Đơn vị

Fpar_1km

%

Lai_1km

m2 cây/m2 đất

FparLai_QC

Class flag

FparExtra_QC

Class flag

FparStdDev_1km
LaiStdDev_1km

Kiểu bit

FILL

8-bit unsigned

249–

integer

255

8-bit unsigned
integer

Vùng giá Nhân bởi hệ
trị

số tỷ lệ

0–100

0.01

249–
255

0–100

0.1

255

0–254

na

8-bit unsigned
integer

255

0–254

na

%

8-bit unsigned
integer

248–
255

0–100

0.01

M2 cây /m2

8-bit unsigned

248–

mặt đất

integer

255

0–100

0.1

8-bit unsigned
integer

b) sản phẩm MCD12Q1
Bảng 1.6: Đặc tính kỹ thuật của ảnh MCD12Q1
Phạm vi thời gian
Độ phủ trùm bề

mặt

Hình 1.5: ảnh MCD12Q1 khu
vực Tây Nguyên

2001–2012
~120

x 1200 km (~10° x 10°
at the equa
r)

Kích thước ảnh

2400 x 2400 rows/columns

Dung lượng file

~88 MB

Độ phân giải

500 meters

Phương pháp chiếu

Sinusoidal

Kiểu dữ liệu

8-bit unsigned integer

Định dạng dữ liệu

HDF-EOS

Số dữ liệu sản phẩm

16


17

Các sản phẩm MODIS bao phủ mặt đất có năm hệ thống phân loại, trong đó mơ
tả tính chất che phủ đất có dữ liệu gốc từ những quan sát đầu vào kéo dài trong một
năm của vệ tinh Terra- và Aqua-MODIS. Che phủ mặt đất cơ bản gồm 17 lớp che phủ
đất theo quy định của Chương trình quốc tế địa quyển Sinh quyển (IGBP), trong đó
bao gồm 11 lớp học tự nhiên thực vật, 3 lớp đất phát triển, lớp đất nền và ba lớp đất
khơng có thảm thực vật.
Bảng 1.7: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MCD12Q1
Fill

Vùng giá trị

Dữ liệu sản phẩm

Đơn vị

Kiểu dữ liệu

Land Cover Type 1 (IGBP)*

Class #

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 2 (UMD)*

Class #

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 3
(LAI/fPAR)*

Class #

8-bit unsigned

255

0 – 254

Class #

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 5 (PFT)**

Class #

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 1 Assessment

% Integer

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 2 Assessment

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 3 Assessment

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 4 Assessment

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 5 Assessment

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover QC

Concatenated
Flags

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 1 Secondary

Class #

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 1 Secondary %

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Property 1

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Property 2

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Property 3

Not populated

8-bit unsigned

255

0 – 254

Land Cover Type 4
(NPP/BGC)*

Value


18

c) Sản phẩm MCD43B2

Bảng 1.8: Đặc tính kỹ thuật của ảnh
MCD43B2
Phạm vi thời gian February 24, 2000 Diện tích

~10 x 10 lat/long

Dung lượng file

~0.4 MB

Lưới chiếu

Sinusoidal

Định dạng dữ liệu HDF-EOS

Hình 1.6: ảnh MCD43B2 khu vực Tây
Nguyên

Kích thước

1200
x
rows/c lumns

Độ phân giải

1 kilometer

Số lớp sản phẩm

4

1200

Sản phẩm ảnh MODIS BRDF/Albedo (MCD43B2) mô tả vấn đề chung của các
sản phẩm BRDF và Albedo. Các sản phẩm MCD43B2 chu kì 16 ngày chứa dữ liệu ở
độ phân giải không gian 1 km cung cấp như một cấp 3 chấn chia vạch dữ liệu đặt trong
chiếu sin, và bao gồm chất lượng phản xạ, điều kiện tuyết, thông tin phụ trợ, và các
thông tin đảo ngược.

Cả hai dữ liệu Terra và Aqua được sử dụng trong thế hệ của sản phẩm này, cung
cấp khả năng cao nhất cho dữ liệu đầu vào chất lượng và chỉ định nó như là một
"MCD," có nghĩa là sản phẩm "kết hợp". MODIS BRDF & Albedo sản phẩm phiên
bản 5 đã đạt được kiểm định qua giai đoạn 3.


19

Bảng 1.9: Bảng mô tả số lớp dữ liệu sản phẩm của ảnh MODIS Terra + Aqua
BRDF/Albedo Quality 16-Day L3 Global 1km SIN Grid V005 (MCD43B2):
Bộ dữ liệu sản phẩm

Đơn vị

Kiểu bit

FILL

Vùng giá trị

BRDF_Albedo_Quality Concatenated flags 8-bit unsigned 255
integer

0–254

Snow_BRDF_Albedo

0–254

Concatenated flags 8-bit

unsigned 255

integer
BRDF_Albedo_
Ancillary

Concatenated flags 16-bit unsigned 32767
integer

0–32766

BRDF_Albedo_Band_
Quality

Concatenated flags 32-bit unsigned 4294967295 0–
integer
4294967294

Một trong những khác biệt đáng kể hơn giữa V004 và V005 BRDF / Albedo sản
phẩm dữ liệu là thông tin chất lượng khơng cịn được nhúng vào như là một khoa học
Data Set trong mỗi sản phẩm. BRDF / Albedo chất lượng bây giờ được tạo ra như dữ
liệu đứng một mình trong một sản phẩm riêng biệt, MCD43B2, có thể được áp dụng
cho các sản phẩm BRDF / Albedo khác bên ngồi thơng qua pixel tương ứng.