BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI
*****************************
BÁO CÁO KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ
TÊN ĐỀ TÀI
QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT BIỂN ĐÔNG
BẰNG ẢNH HỒNG NGOẠI ĐỘ PHÂN GIẢI TRUNG BÌNH
HÀ NỘI - 2014
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
*****************************
Sinh viên thực hiện: - Vũ Ngọc Hưng
- Trần Duy Mạnh
- Nguyễn Thành Công
BÁO CÁO KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ
TÊN ĐỀ TÀI
QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT BIỂN ĐÔNG
BẰNG ẢNH HỒNG NGOẠI ĐỘ PHÂN GIẢI TRUNG BÌNH
CƠ QUAN CHỦ TRÌ
(Ký tên đóng dấu)
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS. Doãn Hà Phong
2
HÀ NỘI - 2014
3
MỤC LỤC
DANH M C CÁC T VI T T TỤ Ừ Ế Ắ 5
DANH M C CÁC HÌNH – CÁC B NGỤ Ả 6

CH NG 1ƯƠ 7
T NG QUAN N I DUNG NGHIÊN C U C A TÀIỔ Ộ Ứ Ủ ĐỀ 7
1.1. t v n Đặ ấ đề 7
1.2 M c tiêu c a t iụ ủ đề à 9
1.3. Cách ti p c nế ậ 9
CH NG 2: PH M VI, I T NG, N I DUNG VÀƯƠ Ạ ĐỐ ƯỢ Ộ 10
PH NG PHÁP NGHIÊN C UƯƠ Ứ 10
2.1. Ph m vi, i t ng nghiên c u ạ đố ượ ứ 10
2.2. N i dung nghiên c uộ ứ 11
2.2. 1. Lich s o c SSTử đ đạ 11
2.2.2 Thu t toán STT b c sóng d iậ ướ à 12
2.2.3. Mô t thu t toán tính SST t kênh h ng ngo i nhi tả ậ ừ ồ ạ ệ 15
CH NG 3: K T QU VÀ TH O LU NƯƠ Ế Ả Ả Ậ 16
3.1. c i m vùng nghiên c uĐặ đ ể ứ 16
3.2. D li u ban uữ ệ đầ 19
3.2.1. M d li uở ữ ệ 19
3.2.2. Ki m tra thông tin nhể ả 19
3.3. Tính toán trên nhả 20
3.3.1. Tính giá tr oCị 20
3.3.2. Thi t l p h t a cho nhế ậ ệ ọ độ ả 21
3.4. X lý nh trên ArcMapử ả 22
3.4.1.Gán m u cho các giá tr nhi tà ị ệ 22
3.4.2.T o l i to cho b n ạ ướ ạ độ ả đồ 23
3.4.3.K t quế ả 25
K T LU NẾ Ậ 29
KI N NGHẾ Ị 30
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 31
4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
SST : Sea Surface Temperature

CNH-HĐH : Công nghiệp hoá – Hiện đại hoá
GIS : Geographic information system
5
DANH MỤC CÁC HÌNH – CÁC BẢNG
CH NG 1: T NG QUAN N I DUNG NGHIÊN C U C A TÀIƯƠ Ổ Ộ Ứ Ủ ĐỀ 7
1.1. t v n Đặ ấ đề 7
1.2 M c tiêu c a t iụ ủ đề à 9
1.3. Cách ti p c nế ậ 9
CH NG 2: PH M VI, I T NG, N I DUNG VÀ PH NG PHÁP ƯƠ Ạ ĐỐ ƯỢ Ộ ƯƠ
NGHIÊN C UỨ 10
2.1. Ph m vi, i t ng nghiên c uạ đố ượ ứ 10
2.2. N i dung nghiên c uộ ứ 11
2.2. 1 Lich s o c SSTử đ đạ 11
2.2.2 Thu t toán STT b c sóng d iậ ướ à 12
2.2.4. Mô t thu t toán tính SST t kênh h ng ngo i nhi tả ậ ừ ồ ạ ệ 15
B ng 2: H s aiả ệ ố 15
Hình 3.1. nh g cẢ ố 19
Hình 3.2. H p tho i Dataset Attributesộ ạ 20
Hình 3.3. H p tho i Band Mathộ ạ 20
Hình 3.4. Giá tr C sau khi tínhị độ 21
Hình 3.5. H p tho i Header Infoộ ạ 21
Hình 3.6. Gán h t a cho nhệ ọ độ ả 22
Hình 3.7. H t a c a nh sau khi ã thi t l pệ ọ độ ủ ả đ ế ậ 22
Hình 3.8.h p tho i classificationộ ạ 23
Hình 3.9.hình nh sau khi nh p file vector v phân lo i m uả ậ à ạ à 23
Hình 3.10.H p tho i create a graticuleộ ạ 24
Hình 3.11.Hình nh sau khi ã t o l i to ả đ ạ ướ ạ độ 24
Hình 3.12. B n nhi t n m 2010ả đồ ệ ă 25
Hình 3.13. B n nhi t n m 2011ả đồ ệ ă 26
Hình 3.14. B n nhi t n m 2012ả đồ ệ ă 27

Hình 3.15. Bi u bi u di n nhi t qua các n mể đồ ể ễ ệ độ ă 28
Ki n nghế ị 30
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 31
6
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam là quốc gia ven biển nằm bên bờ Tây của Biển Đông, có địa
chính trị và địa kinh tế rất quan trọng, với bờ biển dài trên 3.260 km trải dài từ
Bắc xuống Nam, đứng thứ 27 trong số 157 quốc gia ven biển, các quốc đảo và
các lãnh thổ trên thế giới. Chỉ số chiều dài bờ biển trên diện tích đất liền của
nước ta là xấp xỉ 0,01 (nghĩa là cứ 100 km2 đất liền có 1km bờ biển). Trong 63
tỉnh, thành phố của cả nước thì 28 tỉnh, thành phố có biển và gần một nửa dân số
sinh sống tại các tỉnh, thành ven biển. Biển và đại dương tích tụ nhiệt mặt trời và
điều tiết sự biến đổi của nó theo không gian và thời gian, làm điều hòa khí hậu,
thời tiết biển và các vùng lục địa rộng lớn ven biển. Việt Nam là một đất nước
nằm ở phía đông của bán đảo Đông Dương, ở gần trung tâm của khu vực Đông
Nam Á và có bờ biển trải dài theo hình dáng của đất nước với 28 tỉnh thành phố.
Về kinh tế, đối với Việt Nam, vùng biển và ven biển Việt Nam nằm án ngữ trên
con đường hàng hải và hàng không huyết mạch thông thương giữa Ấn Độ
Dương và Thái Bình Dương, giữa châu Âu, Trung Cận Đông với Trung Quốc,
Nhật Bản và các nước trong khu vực. Điều kiện tự nhiên của bờ biển Việt Nam
là tiềm năng to lớn cho ngành giao thông hàng hải Việt Nam. Về quốc phòng,
Biển nước ta được ví như mặt tiền, sân trước, cửa ngõ quốc gia; biển, đảo, thềm
lục địa và đất liền hình thành phên dậu, chiến lũy nhiều lớp, nhiều tầng, bố trí
thành tuyến phòng thủ liên hoàn bảo vệ Tổ quốc. Lịch sử dân tộc đã ghi nhận có
tới 2/3 cuộc chiến tranh, kẻ thù đã sử dụng đường biển để tấn công xâm lược
nước ta
- Nghị quyết 03 của Bộ Chính trị (khóa VI) tháng 5/1993 đã chỉ rõ “tiến
ra biển trở thành một hướng phát triển của loài người”và “ trở thành một nước

mạnh về biển là một mục tiêu chiến lược xuất phát từ yêu cầu về điều kiện
khách quan của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc Việt Nam”.
7
- Chỉ thị số 20 của Bộ Chính trị tháng 9/1997 nhấn mạnh: “Vùng biển, hải
đảo và ven biển là địa bàn chiến lược có vị trí quyết định đối với sự phát triển
của đất nước, là tiềm năng và thế mạnh quan trọng cho sự nghiệp CNH-HĐH”.
- Nghị quyết đại hội IX của Đảng khẳng định : “phải phát triển tổng hợp
kinh tế biển và ven biển, khai thác lợi thế của các khu vực biển, hải cảng để tạo
thành vùng phát triển cao thúc đẩy các vùng kinh tế khác và phải phát triển kinh
tế biển kết hợp với bảo vệ vùng biển”.
- Nghị quyết Trung ương 8 (khóa IX), Nghị quyết đại hội X và mới đây là
Nghị quyết Trung ương 4 (khóa X) của Đảng về “Chiến lược biển Việt Nam đến
2020” đã xác định mục tiêu tổng quát: “Đến năm 2020, phấn đấu nước ta trở
thành quốc gia mạnh về biển, làm giàu từ biển, bảo đảm vững chắc chủ quyền,
quyền chủ quyền quốc gia trên biển, đảo góp phần quan trọng trong sự nghiệp
công nghiệp hóa, hiện đại hóa, làm cho đất nước giàu mạnh”
Trong đại dương luôn luôn tồn tại sự chênh lệch nhiệt độ theo các khu
vực riêng biệt. Sự chênh lệch này có thể là do sự xâm nhập của các khối nước,
quá trình vận chuyển nước của các hoàn lưu hay do sự khác biệt của các yếu tố
vật lý, dinh dưỡng. Nhiệt độ của bề mặt đại dương là một nghiên cứu quan trọng
về hệ thống khí hậu trái đất , cho dự báo thời tiết , và nghiên cứu hải dương học.
Mô hìnhcủa nhiệt độ mặt biển (SST) cho biết sự phức tạp của dòng bề mặt đại
dương , và dị thường SST của đại dương trong việc dự đoán nhiễu loạn khí hậu.
SST cho biết các yếu tố như nhiệt độ dòng chảy , độ ẩm, động lực và hiệu ứng
nhà kính. Vệ tinh viễn thám đã mở ra một kỷ nguyên mới cho lĩnh vực này bằng
cách đo hồng ngoại và các sóng phát xạ nhiệt từ mặt biển . Tuy vậy trong thực
tế, trong quá trình truyền dữ liệu, các đám mây đã che khuất đi tầm nhìn của bề
mặt biển. Đặc biệt, mô hình kế tiếp của các vệ tinh NOAA cho độ phân giải rất
cao trong việc đo kênh hồng ngoại nhiệt, đã cho phép công tác đo SST một cách
dễ dàng hơn trong 2 thập kỷ qua .Chính vì thế, nghiên cứu front nhiệt có thể

giúp xác định các điều kiện vật lý khác biệt của các khu vực nước rộng lớn, nhờ
đó có thể xác định ranh giới của các khối nước hay ranh giới của các dòng chảy
lớn. Khu vực Biển Đông là khu vực có đặc trưng gió mùa: gió mùa Đông Bắc
8
vào mùa đông và gió mùa Tây Nam vào mùa hè. Trường nhiệt trong Biển Đông
cũng có sự thay đổi theo mùa. Nhiệt độ bề mặt nước biển, hay nói cách khác,
cường độ bốc hơi của bề mặt nước biển chính là năng lượng, tác động đến đặc
điểm khí hậu toàn cầu nói chung và khu vực Việt Nam nói riêng. Nhiệt độ bề
mặt nước biển đã được các nhà khoa học xem xét đến như một thông số trong
nghiên cứu các hiện tương thời tiết đặc biệt như bão, La Nina, El Nino tuy
nhiên những đề tài này còn ở mức khái quát và chưa ứng dụng vào thực tế Việt
Nam . Đề tài “Quan trắc nhiệt độ bề mặt biển Đông bằng ảnh hồng ngoại độ
phân giải trung bình” bước đầu cung cấp các dữ liệu nhiệt độ bề mặt mặt biển
từ vệ tinh độ phân giải trung bình và mang tính ứng dụng và khoa học .
1.2 Mục tiêu của đề tài
Tìm hiểu qui trình tính toán nhiệt độ bề mặt mặt biển từ ảnh vệ tinh hồng
ngoại nhiệt và thành lập bản đồ nhiệt độ mặt biển qua các năm 2010, 2011,
2013.
1.3. Cách tiếp cận
Sử dụng ảnh viễn thám và và các tài liệu tham khảo:
1. Phương pháp tổng hợp tài liệu
Dữ liệu ảnh từ Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường. Tài
liệu trên internet và bằng các kênh hợp tác quốc tế.
2. Phương pháp mô hình
Lựa chọn các thuật toán tính toán phù hợp với điều kiện của Việt Nam,
được hỗ trợ bằng các phần mềm xử lý ảnh chuyên dụng
3. Phương pháp bản đồ
Các kết quả xử lý ảnh MODIS được chuyển đổi về các khuôn dạng GIS,
sau đó được biên tập và trình bày theo dạng bản đồ chuyên đề để tạo điều kiện
khai thác và sử dụng.

4. Phương pháp chuyên gia
Sử dụng các kiến thức Viễn thám kết hợp với các kiến thức về Hải dương
học trong việc lựa chọn và quyết định các ứng dụng cụ thể.
9
CHƯƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: ảnh MODIS SST mức 3 năm 2007-2012 và
1 số ứng dụng(dự báo thời tiết , đánh bắt cá , nuôi trồng thủy sản)
- Bộ cảm MODIS đặt trên vệ tinh TERRA và AQUA (gọi tắt là vệ
tinh MODIS) cung cấp hàng ngày tư liệu với 36 kênh phổ được ứng dụng rất
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và tuỳ vào mục đích nghiên cứu có thể sử dụng các
kênh phổ khác nhau trong số các kênh phổ này của MODIS
Đặc điểm của thiết bị MODIS trong tính toán SST
MODIS cung cấp một số kênh hồng ngoại trung và hồng ngoại xa được
sử dụng trong việc tính toán SST. Các kênh phổ được dùng trong tính SST của
MODIS được liệt kê trong bảng 1.
Bảng 1. Các kênh phổ của MODIS phục vụ tính SST
Kênh
Bước sóng trung
tâm (µ)
Độ rộng bước
sóng (µ)
Sai số thiết bị
(K)
20 3.750 0.1800 0.05
22 3.959 0.0594 0.07
23 4.050 0.0608 0.07
31 11.030 0.5000 0.05
32 12.020 0.5000 0.05

- Việc lựa chọn các kênh phổ này dựa vào đặc tính bị hấp thụ khi
truyền qua lớp hơi nước có trong khí quyển. Kênh phổ có bước sóng gần 4µm
(kênh 20, 22, 23) hiển thị độ nhạy cảm cao (được tính theo công thức
dT
dL
L
1
) đối
với nơi hơi nước ảnh hưởng đến bức xạ là cực tiểu. Các kênh phổ ở vùng hồng
ngoại có bước sóng từ 10 µm đến 12 µm (kênh 31 và 32) tương ứng với giá trị
phát xạ lớn nhất đối của vật đen 300K (xấp xỉ với nhiệt độ trung bình của Trái
đất) và có sự khác biệt đáng kể giữa hai kênh đối với sự hấp thụ của hơi nước.
Mặc dù kênh phổ hồng ngoại trung chịu ảnh hưởng của hơi nước là nhỏ nhất,
bức xạ của trái đất trong dải phổ này yếu, chiều rộng kênh phổ hẹp và có thể bị
10
nhiễu do nhận phản xạ từ bức xạ của mặt trời vào ban ngày. Các kênh hồng
ngoại nhiệt có bước sóng gần với bức xạ của Trái đất và có chiều dọng băng phổ
rộng, nhưng chúng lại có nhược điểm là bị hấp thụ rất mạnh bởi hơi nước ở các
khối không khí nhiệt đới. Các kênh phổ hồng ngoại trung và xa có độ nhạy khác
nhau với hơi nước bổ sung cho nhau trong việc đưa ra một thuật toán SST.
Việc hiểu rõ những đặc tính này là điều kiện cần thiết để đánh giá SST một cách
chính xác.
- Địa điểm nghiên cứu : khu vực biển Hải Phòng – Nam Định.
- Thời gian nghiên cứu .2013- 2014.
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2. 1. Lich sử đo đạc SST
Những phương pháp xác định SST sớm nhất là từ những cuộc ra khơi của
các thuyền lớn, người ta làm thí nghiệm đơn giản là thu thập một thùng nước
biển từ các thuyền nhỏ và tiến hành đo nhiệt độ nước biển trong thùng đó bằng
nhiệt kế thủy ngân. Thùng nước mẫu đó được lấy từ vài chục centimet trên bề

mặt nước biển. Khi xuất hiện tàu thủy hiện đại, phương pháp thông dụng để xác
định SST theo cách nhiệt độ nước biển đi vào làm mát bộ phận máy móc của tàu
thủy. Độ sâu của ống dẫn nước biển biến đổi từ 1m tới 5m. Vài tàu nghiên cứu
vẫn thường sử dụng “thùng chứa mẫu” cho phép đo SST phạm vi rộng nơi mà
các thùng chứa là những bộ phận mảnh của ống dẫn với một nhiệt kế lắp bên
trong.
Một phương pháp mới là gắn những ống nhiệt kế vào vỏ thân tàu bằng
kim loại (Emery et al., 1997). Những mảnh vỏ tàu là những vật dẫn nhiệt tuyệt
vời và do đó chúng tương ứng với nhiệt độ ở bên ngoài. Để đo SST trên phạm vi
rộng chúng ta muốn lấy mẫu lớp nước ở gần bề mặt nhưng không phải ở trên
cùng. Những thuyền buôn bốc và xếp hàng được cài từ 3-5 bộ cảm biến (sensor)
theo hàng dọc để có thể chắc chắn rằng luôn luôn có một bộ phận thăm dò dưới
làn nước của tàu. So sánh với các hệ thống đo SST cùng thời điểm đã được giới
thiệu thì các bộ cảm biến SST gắn ở vỏ tàu cho độ tin cậy cao hơn.
11
Với sự tiến bộ của vệ tinh bay theo quỹ đạo và vệ tinh địa tĩnh và những
phao neo vào giữa thập niên 70, người đã phát triển một phương pháp mới để đo
SST trên phạm vi rộng. Những phao trôi nổi được trang bị với những nhiệt kế
làm nhiệm vụ đo ở nhiều vị trí phụ thuộc vào phao. Chiếc phao kim loại lớn sớm
nhất sử dụng một nhiệt kế tiếp xúc với vỏ phao ở dưới nước. Những chiếc phao
hình cầu nhỏ hơn và ra đời muộn hơn có những nhiệt kế nhô ra từ mặt dưới của
vỏ phao. Những chiếc phao trụ nhỏ khác mang một nhiệt kế ở đâu đó trên phần
thấp hơn của vỏ, trải rộng xuống mặt nước. Thực tế thì các cảm biến SST không
được định cỡ lần nào khi chúng được gắn vào vỏ phao. Thực tế là những phao
nhỏ thường bị chìm dưới nước và dao động ở độ sâu từ 1 – 5m tính từ bề mặt.
Những chiếc phao to hơn sẽ dao động lên xuống nhưng gần như chúng sẽ có
những biên độ giao động nhỏ hơn ở từng độ sâu hơn là các phao nhỏ hơn.
Tất cả những tàu đo và phao đo SST là những phương pháp xác định vài
kiểu đo SST phạm vi rộng, tuy vậy nhưng kết quả vẫn chưa đại diện được cho
nhiệt độ của bề mặt toàn đại dương. SST phạm vi rộng mang ý nghĩa lịch sử

quan trọng từ khi nó được sử dụng trong công thức của tất cả những cái chúng ta
gọi là công thức đo nhiệt độ các dòng không khí mặt biển và bởi vì nó cung cấp
một cách tính toán các dòng nhiệt địa phương.
Phương pháp tính SST từ phổ hồng ngoại trên thế giới được xây dựng từ
thập kỷ 70 của thế kỷ XX cùng với việc phóng các vệ tinh quan trắc trái đất.
Phương pháp này ngày một phát triển và trở thành phương pháp phổ biến trong
xác định trường nhiệt bề mặt đại dương cũng như biến trình của sự thay đổi SST
trong các mô hình biến đổi khí hậu và các mô hình khác có liên quan.
2.2.2 Thuật toán STT bước sóng dài
Các thuật toán SST sóng dài sử dụng các kênh MODIS 31 và 32 tại 11 và 12
um. Nhiệt độ sáng có nguồn gốc từ radiances quan sát đảo ngược (trong không
gian tuyến tính) của sự chói sáng so với mối quan hệ nhiệt độ đen tuyệt đối. Cho
msl12, các mối quan hệ đã được lập trình cho các phản ứng quang phổ của mỗi
kênh MODIS, và các bảng sau đó được lưu trữ trong các tập tin HDF được nạp
tại thời gian chạy. Trong modsst, sự chói sáng so với mối quan hệ nhiệt độ vật
12
đen đã được tính toán tại thời gian chạy. Các thuật toán SST phi tuyến đã được
điều chỉnh cho hai chế độ khác nhau dựa trên sự khác biệt nhiệt độ sáng. Các
thuật toán để tính toán sóng dài SST (SST) từ nhiệt độ độ sáng quan sát được
trình bày dưới đây.
DBT <= 0,5
SST = a00 + A01 + A02 * BT11 * DBT * bsst + A03 * DBT * (1.0/mu-1.0)
DBT> = 0,9
SST = a10 + a11 * BT11 + a12 * DBT * bsst + a13 * DBT * (1.0/mu-1.0)
0,5 <DBT <0,9
sstlo = a00 + A01 + A02 * BT11 * DBT * bsst + A03 * DBT * (1.0/mu-1.0)
ssthi = a10 + a11 * BT11 + a12 * DBT * bsst + a13 * DBT * (1.0 / mu-1.0)
SST = sstlo + (DBT-0.5) / (0,9-0,5) * (ssthi-sstlo)
Trong đó:
DBT = BT11 - BT12

BT11 = nhiệt độ sáng ở mức 11 um ,
0
C
BT12 = nhiệt độ sáng 12 um ,
0
C
bsst = baseline STT
mu = cô sin của góc cảm biến đỉnh Vào ban đêm, khi mà sự thu nhận tín hiệu
sst4 là chính xác, các thuật toán sử dụng sst4 cho giá trị bsst. Đối với nhiệt độ bề
mặt biển vào ban ngày, các thuật toán sử dụng một nguồn tài liệu tham khảo
SST cho bsst, các nguồn tài liệu này được lấy từ sản phẩm của Reynolds hàng
tuần. Các hệ số a00, A01, A02, A03 và a10 và, a11, a12 và a13 có nguồn gốc và
tiếp tục được xác nhận qua RSMAS dựa trên sự thu nhận tín hiệu nhiệt độ và độ
sáng đo đạc thực địa về nhiệt độ bề mặt nước biển của các vệ tinh. Ngày nay,
các hệ số này có thể phụ thuộc vào thời gian. Các hệ số được cung cấp đến
msl12 qua các tập tin bên ngoài, các tập tin đó là một định dạng theo hàng dọc
ASCII của "cảm biến bắt đầu cập nhật cuối ngày ai0 ai1 AI2 AI3", với mỗi cặp
dòng tương ứng với các trường hợp khác biệt DBT thấp và cao, tương ứng. Đối
với các công cụ MODIS trên Terra, các lấy sóng dài SST là tiếp tục tăng cường
bởi một, thiên vị cụ thể gương mặt phụ thuộc thời gian. Việc điều chỉnh thay đổi
13
từ -0.2 deg-C 0,1 deg-C so với tuổi thọ nhiệm vụ, và nó được áp dụng để nhân
bản phía 1 chỉ. Điều chỉnh gương bên được phát triển bởi RSMAS, và các giá trị
lập bảng có sẵn.
Độ chính xác trong tính toán trường nhiệt và các thông số thống kê liên
quan phụ thuộc vào khả năng hiệu chỉnh những ảnh hưởng của khí quyển đến
các kênh phổ và khả năng cung cấp cơ chế đồng bộ về không gian và thời gian.
Nhiệm vụ của việc tính SST bằng các kênh hồng ngoại nhiệt là nghiên cứu các
nhân tố môi trường làm giảm độ chính xác của giá trị nhiệt độ thu được. Những
nguyên nhân chính gây ra sai số trong thu nhận bức xạ bao gồm:

a) Bị hấp thụ do hơi nước trong khí quyển,
b) Bị hấp thụ do khí gas
c) Bị hấp thụ do các hạt có nguồn gốc núi lửa hoặc từ lục địa bị bay ra đại
dương
Mặc dù nhiệt độ đại dương thu được từ các đầu thu vệ tinh được coi như
là nhiệt độ bề mặt, thực tế là các kết quả tính được thường được so sánh với số
liệu nhiệt độ đo đạc ở độ cao vài mét so với mực nước biển. Mối tương tác khí
quyển - đại dương là nguyên nhân gây ra sự khác biệt giữa nhiệt độ thu được từ
bức xạ và nhiệt độ thực tế đo đạc. Do đó, một trong những nhiệm vụ để xác định
thuật toán tính SST chính xác là phải định lượng được những chênh lệch về mặt
không gian và thời gian của nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ so sánh.
Khả năng truyền qua khí quyển của các kênh phổ hồng ngoại của MODIS
là khác nhau. Do đó, các thuật toán có thể được xây dựng dựa trên sự sai khác
của nhiệt độ thu được của các kênh phổ [Anding và Kauth, 1970]. Thuật toán
đơn giản chỉ ra rằng, đối với giá trị cột hơi nước nhỏ, khí quyển là một thấu kính
đủ mỏng để sự sai khác giữa nhiệt độ tính toán và nhiệt độ bề mặt thực tế có thể
được thông số hoá bằng một hàm số đơn giản với biến là chênh lệch giữa nhiệt
độ thu được trong hai kênh phổ cùng với chênh lệch trong khi truyền qua khí
quyển.
Hàm truyền bức xạ tuyến tính được xây dựng trong phòng thí nghiệm
Appleton Rutherford ở Mỹ được sử dụng là hàm cơ bản để mô phỏng quá trình
14
truyền và hấp thu của khí quyển đối với các kênh phổ hồng ngoại của MODIS:
[Llewellyn-Jones và nkk, 1984; Závody và nkk, 1995].
Thuật toán tuyến tính để tính nhiệt độ bề mặt được mô tả như sau:
Ts =α +β Ti + γ (Ti − Tj ) (*)
Trong đó, T
i
là nhiệt độ chói sáng của các kênh phổ và hệ số α, β, γ là
thông số hiệu chỉnh [Deschamps và Phulpin, 1980; Llewellyn-Jones và nkk,

1984], hoặc có thể xác định thông qua kinh nghiệm.
Mặc dù phương trình (*) rất đơn giản trong tính toán, nhưng nó không cho phép
hiệu chỉnh khi góc quét của vệ tinh thay đổi. Llewellyn-Jones và nkk [1984] đã
đề xuất công thức sau để hạn chế sai sót trong công thức :
Ts =α +β ′ Ti+γ ′ (Ti − Tj ) + δ (1− sec(θ )) (**)
Trong đó, θ là góc thiên đỉnh và δ là hệ số hiệu chỉnh góc quét.
Công thức này làm giảm sai số do góc quét rộng đến 1K.
2.2.3. Mô tả thuật toán tính SST từ kênh hồng ngoại nhiệt
Từ lý thuyết trên, Sobrino đã đưa ra 3 thuật toán tính nhiệt độ bề mặt biển
từ dữ liệu ảnh MODIS trong một nghiên cứu của ông. Ba thuật toán được liệt kê
dưới đây:
Thuật toán bậc nhất:
( )
13231031
aTTaT1SST
+−+=
(6)
Thuật toán bậc hai:
( ) ( )
2
2
323113231031
aTTaTTaT2SST
+−+−+=
(7)
Thuật toán cấu trúc (có xét ảnh hưởng của tổng cột hơi nước)
( )( )
WaaTTWaaT3SST
2332311031
++−++=

(8)
Trong đó a
i
là hệ số và được Sobrino đề xuất theo bảng 2
Bảng 2: Hệ số a
i
Thuật toán a
0
a
1
a
2
a
3
SST1 3.83 0.14
SST2 2.75 0.67 0.36
SST3 1.90 0.44 0.05 0.34
15
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.Đặc điểm vùng nghiên cứu
Quảng Ninh là tỉnh miền núi, trung du nằm ở vùng duyên hải, với hơn
80% đất đai là đồi núi. Trong đó, có hơn hai nghìn hòn đảo nổi trên
mặt biển cũng đều là các núi. Địa hình của tỉnh có thể chia thành 3 vùng gồm có
vùng núi, vùng trung du và đồng bằng ven biển, và vùng biển và hải đảo. Địa
hình đáy biển Quảng Ninh, không bằng phẳng, độ sâu trung bình là 20 m. Có
những lạch sâu là di tích các dòng chảy cổ và có những dải đá ngầm làm nơi
sinh trưởng các rạn san hô rất đa dạng.Quảng Ninh nằm trong vùng khí hậu
nhiệt đới có một mùa hạ nóng ẩm mưa nhiều, một mùa đông lạnh ít mưa và
tính nhiệt đới nóng ẩm là bao trùm nhất. Do ảnh hưởng bởi hoàn lưu gió
mùa Đông Nam Á nên khí hậu bị phân hoá thành hai mùa gồm có mùa hạ thì

nóng ẩm với mùa mưa, còn mùa đông thì lạnh với mùa khô. Nhiệt độ trung bình
trong năm từ 21 – 23
o
C, lượng mưa trung bình hàng năm 1.995 m, độ ẩm trung
bình 82 – 85%. Mùa lạnh thường bắt đầu từ hạ tuần tháng 11 và kết thúc vào
cuối tháng 3 năm sau, trong khi đó mùa nóng bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào
đầu tháng. Mùa ít mưa bắt đầu từ tháng 11 cho đến tháng 4 năm sau, mùa
mưa nhiều bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào đầu tháng 10. Ngoài ra, do tác
động của biển, nên khí hậu của Quảng Ninh nhìn chung mát mẻ, ấm áp, thuận
lợi đối với phát triển nông nghiệp, lâm nghiệp và nhiều hoạt động kinh
tế khác.Quảng Ninh có tất cả khoảng 30 sông, suối với chiều dài trên
10 km. Diện tích lưu vực thông thường không quá 300 km
2
, trong đó có 4 con
sông lớn là hạ lưu sông Thái Bình,sông Ka Long, sông Tiên Yên và sông Ba
Chẽ. Tuy nhiên, hầu hết các sông suối đều ngắn, nhỏ và độ dốc lớn. Lưu lượng
và lưu tốc rất khác biệt giữa các mùa. Vào mùa đông, các sông cạn nước, có chỗ
trơ ghềnh đá nhưng mùa hạ lại ào ào thác lũ, nước dâng cao rất nhanh. Lưu
lượng mùa khô 1,45 m
3
/s, mùa mưa lên tới 1500 m
3
/s, chênh nhau 1.000 lần.
Nam Định là bộ phận phía đông nam giáp biển của châu thổ Sông Hồng,
nằm giữa hai đứt gãy sâu là đứt gãy sông Hồng chạy theo sông Đáy và đứt gãy
sông Chảy đi xuống theo dòng sông Hồng ra cửa Ba Lạt, dọc theo đó châu thổ bị
16
sụt lún, khiến cho bề dày trầm tích Đệ tam và Đệ tứ bên trong nền móng
Nguyên Sinh có chỗ dày đến 300m. Tuy nhiên, mức độ sụt võng và tuổi sụt
võng cũng khác nhau giữa phần phía tây và phần phía đông núi Gôi.

Vị trí đông nam giáp biển và nằm giữa sông Hồng và sông Đáy cũng
khiến cho Nam Định là bộ phận châu thổ trẻ của đồng bằng sông Hồng. Nơi đây
còn chịu tác động của biển do ảnh hưởng của thủy triều, nước mặn vẫn lan vào
qua các cửa sông, nhất là cửa sông Ninh Cơ - nơi mà biên giới mặn 4%
0
cực đại
vào sâu tới 42km, biên giới mặn 1%
0
cực đại vào tới 47,5km.
Đặc điểm khí hậu Nam Định mang tính chất chung của khí hậu đồng bằng
Bắc Bộ, là khí hậu chí tuyến gió mùa ẩm, có mùa đông lạnh khô do đồng bằng
chịu tác động mạnh nhất của gió mùa đông bắc, so với dải đồng bằng miền
Trung và đồng bằng Nam Bộ. Mặt khác, khí hậu Nam Định cũng có những sắc
thái riêng do vị trí đông nam giáp biển. Nhiệt độ trung bình trong năm là 23-
24
0
C, độ ẩm trung bình năm 83-84%. Nam Định có lượng mưa trung bình trong
năm từ 1.750 đến 1.800mm, chia làm 2 mùa rõ rệt, số giờ nắng trong năm
khoảng 1.650-1700 giờ.
Địa hình Tỉnh Nam Định nằm tại phần tiến nhanh ra biển của châu thổ
sông Hồng, nhất là từ sau khi sông Hồng phân ra các chi lưu như sông Trà Lý,
sông Nam Định và sông Ninh Cơ. Nhìn trên bản đồ, rõ ràng là khu vực tiến
nhanh nhất đi từ cửa Trà Lý đến cửa Hà Lạn, tập trung hai bên tả hữu ngạn cửa
Ba Lạt. Khu vực tiến nhanh thứ hai là ở cửa Đáy, mà nước cũng như phù sa chủ
yếu vẫn từ sông Hồng đổ vào sông Đáy qua sông Nam Định. Khu vực Giao
Thủy hàng năm được bồi khoảng 90ha và khu vực Nghĩa Hưng khoảng 32ha,
như vậy, toàn tỉnh Nam Định được tăng khoảng 120ha/năm.
Trong tỉnh có khoảng 530,1km sông ngòi, trong đó có 16 sông ngòi dài
trên 10km với tổng chiều dài là 430,4km, riêng bốn sông lớn (Sông Hồng, sông
Đáy, sông Nam Định và sông Ninh Cơ) dài 251km. Như thế, mật độ mới đạt

0,33km/km
2
. Vì vậy hệ thống kênh mương trong tỉnh phải bù vào, đặc biệt là
vùng giáp biển vì còn thêm nhu cầu rửa mặn. Với địa hình bãi bỗi châu thổ, mà
sự bồi đắp là do sông chuyển dòng liên tục, thì hệ thống hồ móng ngựa - di tích
17
của những khúc uốn cũ đã bị cắt qua và bồi lấp một phần, phải dầy đặc. Nguồn
nước ngầm trong tỉnh khá phong phú và phân bố làm hai tầng. Do lịch sử địa
chất kiến tạo, có sự phân bố nước ngầm khác nhau giữa phần phía tây đứt gãy
kiến tạo qua vùng núi Gôi sụt nông và phần phía đông sụt sâu. Ảnh hưởng của
thủy triều, tác động đến hướng dòng chảy của sông ngòi và đến độ cao thấp của
mực nước sông vào lúc triều cường và triều ròng thì quanh năm vào hết địa phận
Nam Định và còn sâu hơn nữa.
Đất đai Nam Định có độ tuổi tương đối trẻ, non một nửa diện tích có độ
tuổi hơn 1000 năm và một nửa diện tích có độ tuổi dưới 1000 năm. Tại châu thổ
trẻ này, các hợp phần địa chất - nham thạch, địa hình và thổ nhưỡng có quan hệ
phát sinh rất chặt chẽ, trong đó vai trò quyết định thuộc về các quá trình sông -
biển hình thành châu thổ lấn biển. Các vật liệu tích tụ sông - biển là nham tướng
của các kiểu địa hình và của thổ nhưỡng. Các quá trình tạo thành địa hình lại
phân phối các vật liệu ấy, đồng thời cũng xác định vị trí của các loại đất. Do
vậy, lớp phủ thổ nhưỡng ở đây gồm hai nhóm đất chính là đất phù sa sông, đất
mặn và đất cát vùng ven biển. Do đó, thổ nhưỡng Nam Định chia ra làm hai
vùng lớn: vùng không còn chịu ảnh hưởng của biển và vùng còn chịu ảnh hưởng
của biển.
Được canh tác thâm canh, thảm thực vật tự nhiên coi như không còn, thay
vào đó là một tổng thể những loại cây trồng vô cùng phong phú, nhiều nhất là
lúa, ngô, đỗ, lạc, vừng, các loại rau và hoa quả Đặc biệt, khu vực cửa Ba Lạt
đã hình thành nên rừng ngập mặn duy nhất ở Việt Nam, được quốc tế công nhận
là rừng ngập mặn thứ 50 của Công ước Ramsar về các vùng đất ngập nước trên
thế giới. Khu vực rừng ngập mặn ven cửa Ba Lạt này có diện tích hơn 7.100 ha,

là điểm dừng chân của các loài chim di trú quốc tế. Ước tính có tới 215 loài
chim nước hiện đang sinh sống tại đây, trong đó có những loài gần như tuyệt
chủng nằm trong sách đỏ quốc tế như: cò thìa, bồ nông, mòng biển, choi choi,
mỏ thìa, diệc đầu đỏ… Với những ưu đãi mà thiên nhiên đã ban tặng, Vườn
quốc gia Xuân Thuỷ là rừng ngập mặn độc đáo, là tài nguyên thiên nhiên quý
18
báu của quốc gia, nơi đây đang chứa đựng những tiềm năng biển vô cùng quý
giá về sinh thái biển, du lịch biển.
Không những tự nhiên trong tỉnh giàu có về tài nguyên tự nhiên như khí
thiên nhiên, nước khoáng, vật liệu xây dựng, đất đai phì nhiêu, nông sản và hải
sản phong phú, mà còn do vị trí đặc biệt về phía đông nam giáp biển của đồng
bằng sông Hồng nên rất thuận lợi cho kinh tế biển phát triển. Hiện nay năng suất
lúa bình quân ở Nam Định vào loại cao nhất đồng bằng sông Hồng và vùng
muối Văn Lý cũng lớn nhất đồng bằng.
3.2. Dữ liệu ban đầu
3.2.1. Mở dữ liệu
Vào File  Open Image File. Chọn đường dẫn tới vị trí lưu ảnh
Hình 3.1. Ảnh gốc
3.2.2. Kiểm tra thông tin ảnh
Vào Basic Tools  Preprocessing  Data – Specific Utilities  View
HDF Dataset Attributes.
Hộp thoại xuất hiện:
19
Hình 3.2. Hộp thoại Dataset Attributes
3.3. Tính toán trên ảnh
3.3.1. Tính giá trị
o
C
Áp dụng công thức: (Slope*l3m_data) + Intercept = Parameter value
Vào Basic Tools  Band Math

Hộp thoại Band Math xuất hiện:
Hình 3.3. Hộp thoại Band Math
Trong đó:
Slope = 0.00071718
l3m_data = b1
Intercept = -2.00000000
20
Nhập công thức xong chọn OK
Hình 3.4. Giá trị độ C sau khi tính
3.3.2. Thiết lập hệ tọa độ cho ảnh
Trên hộp thoại Available Bands List: Click chuột phải vào ảnh ta vừa tính
xong nhiệt độ (
o
C)  Edit Header…
Xuất hiện hộp thoại:
Hình 3.5. Hộp thoại Header Info
Click chuột vào Edit Attributes  Map Info…
Đặt các thông số như hình dưới.
21
Hình 3.6. Gán hệ tọa độ cho ảnh
Với giá trị của E và N là kinh độ và vĩ độ của pixel hàng 1 cột 1, độ lớn
của mỗi pixel là 0.04166667.

Sau khi nhập thông số xong chọn Ok.
Hình 3.7. Hệ tọa độ của ảnh sau khi đã thiết lập
3.4. Xử lý ảnh trên ArcMap
3.4.1.Gán màu cho các giá trị nhiệt
Sau khi cắt ảnh và xuất File từ Envi ta sử dụng ArcMap để vẽ bản đồ
Các bước tiến hành:
Load file ảnh (*.tif) click đúp vào layer của ảnh → classified

22
Hình 3.8. Hộp thoại classification
Thiết lập các khoảng nhiệt độ tương ứng cho bản đồ và loại bỏ các
khoảng nhiệt độ của đất liền (từ 31-50
o
C).
Hình 3.9. Hình ảnh sau khi nhập file vector và phân loại màu
3.4.2.Tạo lưới toạ độ cho bản đồ
Click chuột phải vào ảnh chọn Properties… → Chọn Tab Grids → New
Grid…
23

Hình 3.10.Hộp thoại create a graticule
Sau khi thiết lập các thông số cần thiết để tạo lưới chọn Finish. Ta được
kết quả như hình dưới.
Hình 3.11.Hình ảnh sau khi đã tạo lưới toạ độ
24
3.4.3.Kết quả
Hình 3.12. Bản đồ nhiệt độ bề mặt mặt biển vịnh Bắc Bộ năm 2010
25