Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám xác định lượng nước bốc hơi do bức xạ Mặt Trời tại Lưu vực Sông Cầu

ng tính toán lượng bốc thoát hơi 
nước từ năng lượng bức xạ Mặt Trời trên thế giới hiện nay chủ yếu tập 
trung vào giải pháp cân bằng năng lượng bề mặt đất EB (energy 
balance), đây là giải pháp sử dụng phản xạ bề mặt đất trên ảnh viễn 
thám ở dải phổ nhìn thấy, phần cận hồng ngoại của quang phổ điện từ 
và nhiệt độ bề mặt, bức xạ ròng từ kênh ảnh nhiệt hồng ngoại của ảnh 
viễn thám. Cách tiếp cận này dựa trên cơ sở khoa học cho rằng lượng 
bốc thoát hơi nước là sự thay đổi trạng thái của nước sử dụng năng 
lượng có sẵn trong môi trường để bốc hơi. Các phương pháp cân bằng 
năng lượng bề mặt đất dựa trên sự biến đổi bức xạ ảnh vệ tinh về đặc 
trưng bề mặt đất, suất phân sai bề mặt đất Albedo, chỉ số thực vật, phát 
xạ bề mặt và nhiệt độ bề mặt để tính toán bốc thoát hơi nước như là số 
hiệu chỉnh trong phương pháp cân bằng bề mặt đất. Theo các nghiên 
cứu khoa học đã được công bố trên các tạp chí trên thế giới thì hiện 
nay có một số phương pháp viễn thám tiêu biểu để xác định lượng bốc 
thoát hơi nước như sau: Phương pháp cân bằng năng lượng bề mặt cho 
đất (SEBAL); Phương pháp lập Bản đồ bốc thoát hơi nước bằng kiểm 
định nội hóa (METRIC); Mô hình hai nguồn (TSM); Hệ thống cân 
 7 
bằng năng lượng bề mặt (SEBS); Chỉ số cân bằng năng lượng bề mặt 
(SEBI) và Phương pháp chỉ số cân bằng năng lượng bức xạ bề mặt 
giản lược (S-SEBI). 
1.3.2. Tổng quan về những kết quả nghiên cứu trong nước 
 Ở Việt Nam các công trình nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám 
xác định lượng bốc thoát hơi nước từ năng lượng bức xạ Mặt Trời 
chưa có nhiều. Theo các tài liệu đã được công bố trên các tạp chí trong 
và ngoài nước từ trước đến nay có một số công trình nghiên cứu ứng 
dụng dữ liệu ảnh Modis xác định bức xạ Mặt Trời và áp dụng một số 
phương pháp thực nghiệm để tính toán lượng bốc thoát hơi nước cho 
khu vực phía Bắc Việt Nam của nhóm tác giả Lương Chính Kế và các 
cộng sự. 
1.4. Những vấn đề được phát triển trong luận án 
 Qua các kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam những vấn 
đề được phát triển trong luận án bao gồm: (1) Nghiên cứu chiết xuất 
năng lượng bức xạ ròng từ tư liệu ảnh viễn thám; (2) Nghiên cứu xây 
dựng quy trình tính toán bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất theo 
phương pháp S-SEBI; (3) Nghiên cứu, khảo sát kết hợp tư liệu ảnh 
LANDSAT với mô hình số độ cao (DEM) và hệ số “liên hệ c” nhằm 
nâng cao độ chính xác trong tính toán lượng bốc thoát hơi nước thực 
tế bề mặt đất tại Lưu vực Sông Cầu; (4) Nghiên cứu, khảo sát xác định 
hệ số a trong phương pháp Priestley-Taylor phù hợp với điều kiện địa 
hình và khí hậu ở Lưu vực Sông Cầu; (5) Xác định hệ số cây trồng Kc 
từ ảnh viễn thám phục vụ công tác xác định nhu cầu nước của cây 
trồng để có thể áp dụng trong điều kiện thực tiễn của Việt Nam. 
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH LƯỢNG BỐC 
THOÁT HƠI NƯỚC THỰC TẾ BỀ MẶT ĐẤT DỰA VÀO 
NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI CHIẾT XUẤT TỪ TƯ 
LIỆU ẢNH VIỄN THÁM 
2.1. Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 
 Phần này Trình bày các đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự 
nhiên của (thực vật, thổ nhưỡng, nước, đối tượng trong đô thị) ảnh 
hưởng đến việc tính chỉ số thực vật NDVI, hệ số phát xạ bề mặt đất 
gây ra sai số trong tính toán nhiệt độ, bức xạ ròng và bốc thoát hơi 
nước thực tế trên cơ sở sử dụng năng lượng bức xạ Mặt Trời được 
chiết xuất từ ảnh viễn thám. 
 8 
2.2. Cơ sở khoa học ứng dụng tư liệu viễn thám xác định lượng 
bốc thoát hơi nước từ năng lượng bức xạ Mặt Trời 
2.2.1. Phương pháp cân bằng năng lượng bề mặt đất 
 Sự cân bằng năng lượng về mặt đất được các nhà khoa học trên thế 
giới đề xuất bằng phương trình toán học tổng quát sau (Bastiaanssen, 
và các cộng sự, 1998): 
(Rn-G) = (H+LE) (2.3) 
 Trong đó: Rn - Bức xạ ròng hấp thụ bởi bề mặt đất (W/m2); G - Thông 
nhiệt bề mặt đất (W/m2); H - Năng lượng nhiệt cảm ứng (W/m2); LE - 
Năng lượng nhiệt ẩn là dòng nhiệt lượng cần thiết (tiêu hao) cho quá 
trình bốc hơi nước từ đất, sông, hồ và thoát hơi nước từ thảm thực vật 
(W/m2). 
2.2.2. Vai trò của tư liệu viễn thám trong việc xác định các tham số 
để tính lượng bốc thoát hơi nước 
 Từ ảnh viễn thám chúng ta có thể chiết xuất một số tham số khí 
tượng để xác định lượng bốc thoát hơi nước bề mặt đất gồm: Lượng 
bức xạ sóng ngắn đi tới bề mặt đất; Chỉ số thực vật NDVI; Nhiệt độ 
(Ta - Nhiệt độ không khí ở gần bề mặt đất; Ts - Nhiệt độ bề mặt đất; TB 
- Nhiệt độ sáng khí quyển ); Hàm lượng hơi nước, áp suất hơi nước và 
độ ẩm tương đối của khí quyển; Tham số truyền dẫn của khí quyển; 
Suất phân sai bề mặt đất (albedo); Hệ số phát xạ bề mặt đất và của 
không khí. 
2.3. Phương pháp viễn thám xác định lượng bốc thoát hơi nước 
thực tế bề mặt đất 
2.3.1. Chiết xuất năng lượng bức xạ ròng trung bình ngày hấp thụ 
bởi mặt đất 
 Theo Bastiaanssen và các cộng sự, (2002) bức xạ ròng tại thời điểm 
i thu nhận ảnh được chiết xuất từ ảnh dựa trên nguyên lý cân bằng 
năng lượng bức xạ bề mặt 𝑅𝑛𝑖 được mô tả bằng biểu thức: 
𝑅𝑛𝑖 = 𝑅𝑛𝑠 + 𝑅𝑛𝑙 ≡ [(1 − 𝛼)𝑅𝑠] + [𝑅𝐿↓ − 𝑅𝐿 ↑
− (1 − 𝜀𝑜)𝑅𝐿↓ ] 
(2.9) 
 Trong đó: R
S
- Tia tới sóng ngắn (W/m2); α R
S 
- Tia phản xạ sóng 
ngắn (W/m2); R
L↓
 - Tia tới sóng dài (W/m2); R
L↑
 - Tia phát xạ sóng dài 
(W/m2); (1-ε
o
)R
L↓ 
- Tia phản xạ sóng dài (W/m2); 𝛼 - Suất phân sai bề 
mặt đất (albedo); 𝜀𝑜- Hệ số phát xạ bề mặt. 
 9 
 Để tính lượng bức xạ trung bình ngày, chúng ta cần tính tích phân 
sau: 
𝑅𝑛𝑑 = ∫ 𝑅𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑖𝑛(𝜋.𝑡/𝐷𝐿) = 𝐴. 𝑅𝑛𝑖
𝐷𝐿
0 
(2.31) 
 Trong đó: Rmax - Bức xạ Mặt Trời vào giữa trưa 12h; DL - Độ dài 
của ngày (từ thời điểm Mặt Trời mọc tới thời điểm Mặt Trời lặn); t - 
Khoảng thời gian bắt đầu từ lúc Mặt Trời mọc tới thời điểm i, A là hệ 
số. 
 Các bước xử lý ảnh và chiết xuất các tham số gồm: 
2.3.1.1. Hiệu chỉnh bức xạ ảnh vệ tinh 
 Quá trình xử lý bức xạ ảnh từ DN về phản xạ “thực” bề mặt đất gọi 
là quá trình hiệu chỉnh bức xạ ảnh (bởi đầu thu, khí quyển, và tính chất 
của địa hình). 
2.3.1.2. Tính toán suất phân sai bề mặt đất α 
 - Tính toán suất phân sai ở đỉnh khí quyển 𝜶toa 
 - Tính suất phân sai bề mặt đất. 
2.3.1.3. Bức xạ sóng ngắn (R
S↓
)
 Bức xạ sóng ngắn được tính toán trong điều kiện bầu trời trong 
xanh như sau: 
𝑅𝑠 = 𝐺𝑠𝑐 × 𝑐𝑜𝑠𝜃 × 𝑑𝑟 × 𝜏𝑠𝑤 (2.19) 
 Trong đó: 𝐺𝑠𝑐- Hằng số Mặt Trời (1367 W/m
2); 𝑑𝑟- Khoảng cách 
thiên văn từ Mặt Trời tới mặt đất; θ - góc cao mặt trời. 
2.3.1.4. Bức xạ của sóng dài (R
L↑
) 
 Bức xạ của sóng dài là năng lượng bức xạ nhiệt phát xạ từ bề mặt 
của Trái đất tới khí quyển (W/m2). Tia phát xạ sóng dài được tính toán 
theo công thức Stefan-Boltzmann như sau: 
R
L↑ 
= ε
o 
× σ × 𝑇
𝑠
4 (2.20) 
 Trong đó: σ - Hằng số Stefan-Boltzmann (5.67 × 10-8
W/m2/K4); Ts 
- Nhiệt độ bề mặt đất (oK); εo - Hệ số phát xạ bề mặt. 
 Để tính tia phát xạ sóng dài ta tính một số các tham số sau: 
- Tính nhiệt độ bề mặt Ts 
𝑇𝑠 =
𝑇𝐵
𝜀𝑜
0.25 
(2.23a) 
 Trong đó: TS - Nhiệt độ bề mặt (oK); TB - Nhiệt độ độ sáng (oK); εo 
- Hệ số phát xạ bề mặt đất. 
- Sử dụng DEM để hiệu chỉnh nhiệt độ bề mặt do chênh cao địa 
hình 
 10 
 Thông thường, nhiệt độ bề mặt giảm 6.5 oC khi độ cao tăng lên 
1km ở tầng đối lưu. Giải pháp sử dụng mô hình số độ cao (DEM) hiệu 
chỉnh nhiệt độ bề mặt do chênh cao địa hình được đề xuất trong 
phương pháp SEBAL theo công thức sau: 
𝑇𝑠_𝐷𝐸𝑀 = 𝑇𝑠 + 0.0065∆𝑧 (2.23b) 
 Trong đó: TS - Nhiệt độ bề mặt (oC), ∆𝑧 - Độ cao của mỗi điểm 
ảnh so với bề mặt trung bình của nước biển (m). 
- Chỉ số thực vật NDVI là tỷ số hiệu số chuẩn hóa giữa phản xạ của 
kênh cận hồng ngoại (ρ
4
) và kênh đỏ (ρ
3
) 
NDVI = (ρ
4 
− ρ
3
) / (ρ
4 
+ ρ
3
) (2.24) 
 Trong đó: ρ
4
 - Kênh phổ ảnh cận hồng ngoại (Near InfraRed), ρ
3
 - 
Kênh phổ ảnh phổ thuộc bước sóng màu đỏ. 
- Tính hệ số phát xạ bề mặt εo 
 Công thức tính cho các loại thực vật và lớp phủ thực vật thay đổi: 
εo = εv Pv + εs (1 – Pv) (2.25) 
 Trong đó: εv và εs - Đại lượng phát xạ của các thảm thực vật và đất 
trống; Pv - Phần phủ thực vật. 
2.3.1.5. Bức xạ tới sóng dài R
L↓
. 
 Bức xạ đi tới sóng dài R
L↓ 
là dòng bức xạ nhiệt đi xuống từ khí 
quyển theo công Stefan-Boltzmann như sau: 
R
L↓
= ε
a 
× σ × 𝑇𝑎
4 (2.28) 
 Trong đó: ε
a
 - Hệ số phát xạ của khí quyển; T
a 
- Nhiệt độ không khí 
gần mặt đất (oK). 
* Ngoài phương pháp viễn thám tính toán bức xạ ròng trong luận 
án còn sử dụng Phương pháp FAO-56 PM tính bức xạ ròng trung 
bình ngày phục vụ kiểm tra đánh giá kết quả viễn thám 
 Phương pháp FAO-56 PM là phương pháp sử dụng bức xạ ròng 
trung bình ngày để tính lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu mà Tổ 
chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc khuyến cáo sử 
dụng như sau: 
𝑅𝑛𝑑 = (1 − 𝛼)𝑅𝑠 − 𝑓𝜀𝜎𝑇𝑎
4 (2.32) 
 Trong đó: α - Suất phân sai bề mặt đất (albedo); Rs - Tổng xạ Mặt 
Trời sóng ngắn đi tới mặt đất; f - Tham số hiệu chỉnh do mây; 𝜀 - 
Tham số phát xạ khí quyển; Ta - Nhiệt độ không khí trong ngày. 
 11 
 Phương pháp tính bức xạ ròng trung bình ngày 𝑅𝑛𝑑 theo phương 
pháp FAO-56 PM trong luận án được đề xuất tính cho hai trường hợp: 
(1) bức xạ Mặt Trời đi tới Rs được tính theo công thức Ăngstrom; (2) 
bức xạ Mặt Trời đi tới 𝑅𝑠 được tính theo công thức kinh nghiệm của 
Việt Nam. 
2.3.2. Xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất theo 
ngày 
2.3.2.1. Xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất theo 
Phương pháp chỉ số cân bằng năng lượng bức xạ bề mặt giản lược S-
SEBI 
 Công thức để tính toán 𝐸𝑇𝐹𝑖 dựa vào mối quan hệ tuyến tính giữa 
hệ số phát xạ bề mặt albedo và nhiệt độ bề mặt như sau: 
𝐸𝑇𝐹𝑖 =
(𝑇𝐻 − 𝑇𝑠)
(𝑇𝐻 − 𝑇𝐿𝐸)
 (2.33) 
 Trong đó: 𝑇𝐻 - Nhiệt độ bề mặt tương ứng với điều kiện khô, đại 
diện cho dòng nhiệt ẩn nhỏ nhất (LEkhô = 0), hay dòng năng lượng 
nhiệt cảm ứng lớn nhất (Hkhô = Rn − G); 𝑇𝐿𝐸- Nhiệt độ bề mặt tương 
ứng với điều kiện ẩm nó đại diện cho dòng nhiệt ẩn lớn nhất (LEẩm 
=(Rn − G )), hay dòng năng lượng nhiệt cảm ứng nhỏ nhất (Hẩm = 0) 
của phản xạ bề mặt, được thể hiện dưới sơ đồ ở hình 2.9: 
ố. 
Hình 2.9: Sơ đồ mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và suất phân sai 
bề mặt trong phương pháp S-SEBI 
H(α)(max)
N
hi
ệt
 đ
ộ 
bề
 m
ặt
 T
s Chuyển đổi bức xạ
H(khô)
LE(ướt)
Chuyển đổi bốc 
thoát hơi nước 
TS
TLE
TH
α
Suất phân sai bề mặt đất α
LE(α)(max)
 12 
𝐸𝑇𝐹𝑖 =
𝑎𝐻− b𝐻𝛼−𝑇𝑠
𝑎𝐻−𝑎𝐿𝐸−(𝑏𝐻− 𝑏𝐿𝐸)𝛼
 (2.36) 
 Giá trị bốc thoát hơi nước theo ngày tính toán theo phương pháp S-
SEBI dựa vào lý thuyết vật lý như sau: 
𝐸𝑇𝐹𝑖 = 𝐸𝑇𝐹𝑑 =
λET𝑖
(𝑅𝑖−𝐺𝑖 )
=
λET𝑎
(𝑅𝑛𝑑−𝐺𝑛𝑑)
 (2.39) 
Xem xét rằng tổng thông lượng nhiệt trong đất G là xấp xỉ bằng 0 giá 
trị bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa được tính toán bởi công 
thức: 
𝐸𝑇a =
𝐸𝑇𝐹𝑑×𝑅𝑛𝑑
𝜆
 (2.40) 
 Trong đó: ETa - Bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất (mm/ngày); 
R𝑛𝑑 - Bức xạ ròng trung bình ngày (MJ/m
2/ngày), 𝜆 - Hằng s 2.3.2.2. 
Tính toán bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất theo phương pháp 
Priestley-Taylor 
 Priestley-Taylor, (1972) đề xuất phương pháp thực nghiệm tính 
toán lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa từ năng lượng 
bức xạ Mặt Trời có độ chính xác xấp xỉ với độ chính xác của phương 
pháp chặt chẽ FAO-56 PM như sau: 
𝐸𝑇𝑎 = 𝑎
∆
∆+𝛾
𝑅𝑛
𝜆
+ 𝑏 (2.41) 
 Hệ số a, b của Priestley-Taylor kiểm định tại Mỹ có trị số bằng 1,26 
và 0; kiểm định tại châu Âu (Thụy Sĩ), 1984, a = 0.90 và b = 0; kiểm 
định tại châu Á (Đài Loan) a = 1.00 và b = 0 (Chen J và các cộng sự, 
2005). Ngoài các hệ số a nêu trên, trong nội dung nghiên cứu của luận 
án mở rộng khảo sát thêm hai trường hợp a=0.95 và a=1.05. Hệ số a 
về mặt lý thuyết có thể xây dựng phục vụ tính toán bốc thoát hơi nước 
thực tế bề mặt đất theo hai phương pháp dựa vào nhiệt độ và dựa vào 
các tham số nhiệt độ, albedo và chỉ số thực vật NDVI chiết xuất từ 
viễn thám. 
2.4. Đề xuất ứng dụng phương pháp xác định lượng bốc thoát hơi 
nước thực tế bề mặt đất từ năng lượng bức xạ Mặt Trời chiết xuất 
từ ảnh viễn thám 
2.4.1. Lựa chọn phương pháp S-SEBI 
 Các phương pháp gồm SEBAL, SEBI, SEBS, METRIC, TSM đều 
có những ưu điểm riêng của từng phương pháp trong xác định lượng 
 13 
bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất. Tuy nhiên các phương pháp này 
có chung nhược điểm là cần nhiều số liệu đo đạc khí tượng ở ngoài 
thực địa và cần tính đến tham số kháng trở bề mặt đất và độ nhám của 
địa hình (các tham số này rất khó xác định và ảnh hưởng tới độ chính 
xác xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa). Trong 
luận án lựa chọn phương pháp S-SEBI với ưu nhược điểm như sau: 
Ưu điểm của phương pháp S-SEBI: 
 - Là phương pháp đơn giản không cần nhiều các số liệu khí tượng 
đo đạc ở ngoài ngoại nghiệp mà vẫn đảm bảo độ chính xác. 
 - Phương pháp S-SEBI dựa vào mối quan hệ tuyến tính giữa nhiệt 
độ bề mặt Ts và suất phân sai bề mặt đất α (Albedo) để xác định hệ số 
lý thuyết phần bay hơi tức thời ETFi, từ đó tính ra lượng bốc thoát hơi 
nước ETa. 
 - Phương pháp S-SEBI là phương pháp phù hợp cho các khu vực 
có ít số liệu đo đạc khí tượng và khó tiếp cận được. 
Nhược điểm của Phương pháp S-SEBI: 
 - Độ chính xác xác định ETa phụ thuộc vào trình độ, kinh nghiệm 
của người xử lý ảnh trong việc chọn đường thẳng tuyến tính xác định 
tỷ phần bốc thoát hơi nước tức thời ETFi từ mối quan hệ giữa nhiệt độ 
và suất phân sai bề mặt đất α. 
 - Phương pháp này có độ chính xác thấp khi tính toán bốc thoát hơi 
nước ở các khu vực trong điều kiện môi trường cực kỳ khô. 
2.4.2. Đề xuất giải pháp nâng cao độ chính xác của phương pháp S-
SEBI 
 (1) Sử dụng mô hình số độ cao (DEM) để hiệu chỉnh nhiệt độ bề 
mặt Ts chiết xuất từ kênh ảnh nhiệt LANDSAT và (2) Đề xuất xác 
định hệ số “liên hệ c”. 
2.5. Kết luận Chương 2 
 Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng tư liệu ảnh viễn thám hoàn 
toàn có thể chiết tách các tham số phục vụ công tác tính toán lượng 
bốc thoát hơi nước theo đơn vị thời gian cho một khu vực cụ thể. Các 
tham số khí tượng chiết xuất từ tư liệu ảnh viễn thám có ưu điểm là 
được cập nhật thường xuyên theo chu kỳ sẽ là các tư liệu có giá trị mà 
các phương pháp khác khó có thể có được. Đặc biệt, trong nội dung 
chương 2, nghiên cứu sinh đã nghiên cứu, phân tích, đánh giá ưu 
nhược điểm của phương pháp S-SEBI từ đó lựa chọn Phương pháp S-
SEBI là phương pháp phù hợp điều kiện địa hình, khí hậu và số liệu 
 14 
khí tượng ít tại Lưu vực Sông Cầu của Việt Nam và đề xuất giải pháp 
nâng cao độ chính xác khi ứng dụng phương pháp này trong xác định 
bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất. 
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH LƯỢNG BỐC 
THOÁT HƠI NƯỚC THỰC TẾ BỀ MẶT ĐẤT CỦA LƯU VỰC 
SÔNG CẦU BẰNG SỬ DỤNG TƯ LIỆU ẢNH LANDSAT-7 
 Chương 3 gồm các nội dung: (1) Đặc điểm vị trí địa lý tự nhiên ảnh 
hưởng đến quá trình bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất của Lưu 
vực Sông Cầu; (2) Đề xuất quy trình xác định bốc thoát hơi nước thực 
tế bề mặt đất theo phương pháp chỉ số cân bằng năng lượng bức xạ bề 
mặt giản lược (S-SEBI) từ năng lượng bức xạ Mặt Trời chiết xuất từ 
ảnh viễn thám LANDSAT-7; (3) Thực nghiệm chứng minh các luận 
điểm và tính mới của luận án. 
3.1. Đặc điểm vị trí địa lý tự nhiên 
 Lưu vực Sông Cầu nằm trong phạm vi tọa độ địa lý: 21o07' - 22o18' 
vĩ Bắc, 105o28' - 106o08' kinh Đông, có diện tích khoảng 6030 km2. 
Là khu vực có điều kiện địa hình vùng núi cao phía Bắc và vùng đồng 
bằng phía Nam. Khí hậu Lưu vực Sông Cầu có đặc điểm cơ bản của 
khí hậu nhiệt đới gió mùa, với nền chung của khí hậu nóng ẩm nhưng 
có một mùa đông khá lạnh, mùa hè mưa nhiều. 
3.2. Thực nghiệm xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề 
mặt đất của Lưu vực Sông Cầu bằng sử dụng tư liệu ảnh 
LANDSAT-7 theo phương pháp lựa chọn S-SEBI 
3.2.1. Dữ liệu đầu vào 
 Dữ liệu ảnh LANDSAT-7 ETM quét các ngày 04/11/2000 và 
23/11/2001 mức xử lý 1T, dải, hàng 126/45 không mây; DEM và Số 
liệu đo đạc tại các trạm quan trắc khí tượng ngoài thực địa của 06 trạm 
khí tượng thuỷ văn ở Lưu vực Sông Cầu gồm: nhiệt độ Ts, vận tốc gió, 
số giờ nắng thực, độ ẩm không khí và bốc thoát hơi thực tế. 
3.2.2. Đề xuất quy trình tính toán lượng bốc thoát hơi nước thực tế 
bề mặt đất theo phương pháp S-SEBI 
 Qua các kết quả nghiên cứu Chương 1 và Chương 2, nghiên cứu 
sinh đề xuất quy trình theo phương pháp S-SEBI được thể hiện tại hình 
3.2. 
 15 
Hình 3.2: Sơ đồ quy trình tính toán bốc thoát hơi nước thực tế bề 
mặt đất ETa theo phương pháp S-SEBI 
3.2.3. Chiết xuất năng lượng bức xạ ròng trung bình ngày hấp thụ 
bởi bề mặt đất Rnd từ ảnh LANDSAT-7 
3.2.3.1. Tiền xử lý ảnh viễn thám 
 Phương pháp hiệu chỉnh khí quyển FLAASH đã được sử dụng 
trong nghiên cứu này để loại bỏ các ảnh hưởng bởi các hiệu ứng khí 
quyển. 
3.2.3.2. Tạo ảnh suất phân sai bề mặt đất α 
3.2.3.3. Tạo ảnh chỉ số thực vật NDVI 
3.2.3.4. Tạo ảnh phát xạ bề mặt εo 
 16 
 3.2.3.5. Tính ảnh nhiệt độ bề mặt Ts và Ta 
 - Sử dụng kênh nhiệt 6.1 của ảnh vệ tinh LANDSAT-7 để tính toán 
nhiệt độ bề mặt Ts cho hai thời điểm ngày 04/11/2000, và ngày 
23/11/2001. Nhiệt độ bề mặt Ts trước và sau khi hiệu chỉnh chênh cao 
địa hình bằng DEM trong bảng 3.10a. 
Bảng 3.10a: Nhiệt độ bề mặt Ts trước và sau khi hiệu chỉnh chênh cao 
địa hình tại 06 điểm quan trắc 
Trạm quan trắc 
Ngày 04/11/2000 Ngày 23/11/2001 
Ts (
o
K) 
Ts_DEM 
(
o
K) 
ΔT(oK) 
Ts (
o
K) 
Ts_DEM 
(
o
K) 
ΔT(oK) 
1.Bắc Ninh 300.04 300.05 0.019 296.47 296.49 0.021 
2.Bắc Giang 303.70 303.75 0.046 297.20 297.24 0.051 
3.Vĩnh Yên 301.12 301.23 0.111 296.00 296.11 0.110 
4.Tam Đảo 292.80 297.26 4.452 289.08 293.61 4.530 
5.Thái Nguyên 299.43 299.66 0.234 295.79 296.02 0.231 
6.Bắc Kạn 302.70 303.60 0.897 295.96 296.85 0.891 
 - Trong nội dung của Luận án, nghiên cứu sinh xác định nhiệt độ 
không khí gần mặt đất Ta thông qua mối quan hệ tuyến tính giữa nhiệt 
độ bề mặt đất Ts_DEM (sau khi đã hiệu chỉnh ảnh hưởng chênh cao 
địa hình) và số liệu nhiệt độ bề mặt đo đạc ngoài thực địa. 
3.2.3.6. Tạo ảnh bức xạ ròng hấp thụ bởi bề mặt đất trung bình ngày 
 Sau khi tính được các tham số trung gian thay vào công thức (2.9) 
tính được ảnh bức xạ ròng trung bình giờ Rni(W/m2/giờ). 
Bảng 3.10c: Bức xạ ròng trung bình giờ trước và sau khi hiệu chỉnh 
chênh cao địa hình bởi DEM tại vị trí 06 điểm quan trắc 
Trạm quan trắc 
Ngày 04/11/2000 Ngày 23/11/2001 
Rni 
(W/m
2
/ 
giờ) 
Rni _DEM 
(W/m
2
/giờ) 
Δrni 
(W/m
2
/
giờ) 
Rni 
(W/m
2
/
giờ) 
Rni _DEM 
(W/m
2
/giờ) 
Δrni 
(W/m
2
/ 
giờ) 
1 2 3 4=2-3 5 6 7=5-6 
1.Bắc Ninh 438,60 443,40 -4,80 423,67 418,74 4,93 
2.Bắc Giang 470,40 445,50 24,90 441,93 397,08 44,85 
3.Vĩnh Yên 434,60 462,00 -27,40 431,39 427,17 4,22 
4.Tam Đảo 590,90 564,30 26,60 548,84 493,57 55,27 
5.Thái Nguyên 450,10 487,70 -37,60 453,11 442,42 10,69 
6.Bắc Kạn 409,10 430,80 -21,70 415,17 431,38 -16,21 
 - Ảnh và biểu đồ phân bố bức xạ ròng hấp thụ bởi bề mặt đất trung 
bình ngày chiết xuất từ ảnh vệ tinh LANDSAT-7 cho hai thời điểm 
ngày 04/11/2000 và ngày 23/11/2001 tại Lưu vực Sông Cầu trên hình 
3.14a và hình 3.14b. 
 17 
0.0 (MJ/m2/ngày) 23.13 
0.0 (MJ/m2/ngày) 17.38 
Hình 3.14a: Bức xạ ròng trung 
bình ngày chiết xuất từ ảnh 
LANDSAT-7 thời điểm ngày 
(04/11/2000) 
Hình 3.14b: Bức xạ ròng 
trung bình ngày chiết xuất từ 
ảnh LANDSAT-7 thời điểm 
ngày (23/11/2001) 
3.2.4. Xác định lượng bốc thoát hơi nước thực tế bề mặt đất ETa tại 
Lưu vực Sông Cầu dựa vào năng lượng bức xạ ròng trung bình ngày 
chiết xuất từ ảnh viễn thám theo phương pháp S-SEBI 
3.2.4.1. Tỷ phần bốc thoát hơi nước tức thời ETFi 
 Đồ hình chọn đường biên xác định hệ số lý thuyết tỷ phần bốc thoát 
hơi nước tức thời được mô tả trên hình 3.15a và hình 3.15b. 
Hình 3.15a: Biểu đồ mô tả mối 
quan hệ giữa nhiệt độ Ts và 
Suất phân sai bề mặt đất α ngày 
04/11/2000 
Hình 3.15b: Biểu đồ mô tả mối 
quan hệ giữa nhiệt độ Ts và 
Suất phân sai bề mặt đất α 
ngày 23/11/2