1. Các đặc trưng quang
phổ thực vật
Bất kỳ vật thể nào trên
bề mặt đất đều có tác dụng điện từ . Đồng thời bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ
cao hơn nhiệt độ không tuyệt đối (nhiệt độ k = -273,160C) đều liên
tục phát ra sóng điện từ (nhiệt bức xạ). Do thành phần cấu tạo của các vật thể
trên bề mặt trái đất khác nhau nên sự hấp thu hoặc phát xạ các sóng điện từ là
khác nhau, ngay như thảm thực vật mỗi loại thực vật khác nhau cũng hấp thu và
phát xạ các sóng điện từ cũng khác nhau. Vì vậy trên cơ sở các dữ liệu viễn
thám ta có thể xác định được các đặc trưng quang phổ khác nhau của của bề mặt
trái đất. Trong đó một trong những đặc trưng quang phổ quan trọng nhất của viễn
thám là quang phổ thực vật. Từ những đặc trưng này làm cơ sở để xây dựng lên
các chỉ số thực vật, là những thông tin quan trọng trong nghiên cứu và phục vụ
khí tượng nông nghiệp.
Các chỉ số phổ thực vật
được phân tách từ các băng cận hồng ngoại, hồng ngoại và dải đỏ là các tham số
trung gian mà từ đó có thể thấy được các đặc tính khác nhau của thảm thực vật
như: sinh khối, chỉ số diện tích lá, khả năng quang hợp, tổng các sản phẩm sinh
khối theo mùa mà thực vật có thể tạo ra. Những đặc tính đó có liên quan và phụ
thuộc rất lớn vào dạng thực vật bao phủ và thời tiết, đặc tính sinh lý, sinh
hoá và sâu bệnh…Công nghệ gần đúng để giám sát đặc tính các hệ sinh thái khác
nhau là phép nhận dạng chuẩn và phép so sánh giữa chúng.
Đặc trưng cho bề mặt
trái đất bao gồm các chỉ số thực vật như sau:
1.1. Chỉ số thực vật
NDVI (normalized difference vegetation index)
NDIV =
(IR-R)/(IR+R)
Trong đó IR là giá trị
bức xạ của bước sóng cận hồng ngoại (near infrared), R là giá trị bức xạ của
bước sóng nhìn thấy (visible).Chỉ số thực vật được dùng rất rộng rãi để xác
định mật độ phân bố của thảm thực vật, đánh giá trạng thái sinh trưởng và phát
triển của cây trồng, làm cơ sở số liệu để dự báo sâu bệnh, hạn hán, diện tích
năng suất và sản lượng cây trồng…Hình1 là bản đồ chỉ số thực vật (NDVI) bề mặt
trái đất theo MODIS
Hình
1. Bản đồ chỉ số thực vật (NDVI) bề mặt lục địa theo MODIS
1.2. Tỷ số chỉ số thực
vật RVI (ratio vegetion index)
RIV = IR/R
RVI thường dùng để xác
định chỉ số diện tích lá, sinh khối khô của lá và hàm lượng chất diệp lục trong
lá. Vì vậy chỉ số RVI được dùng để đánh giá mức độ che phủ và phân biệt các lớp
thảm thực vật khác nhau nhất là những thảm thực vật có độ che phủ cao.
1.3. Chỉ số thực vật sai
khác DVI (difference vegetion index) hay còn gọi là chỉ số
thực vật môi trường EVI (environmental vegetion index), chỉ số thực vật cây
trồng CVI (crop vegetion index).
DVI =IR –R
1.4. Chỉ số màu xanh
thực vật GVI (green vegetation index)
GVI=1.6225CH2–
2.2978CH1 + 11.0656
Trong đó CH2 và CH1 là quang phổ của các bước sóng cận
hồng ngoại và bước sóng nhìn thấy của vệ tinh NOAA/AVHRR. Hệ số GVI có ưu điểm
là giảm được mức tối thiểu sự ảnh hưởng của đất đai đến chỉ số thực vật.
1.5. Chỉ số màu sáng
thực vật LVI (light vegetation index)
Năm 1976 R. J. Kauth và
G. S Thomas đã tìm được mối liên hệ giữa chỉ số hạn hán thực vật và số liệu vệ
tinh TM:
LVI=0.3037b1+0.2793b2+0.4743b3+0.5585b4+0.5082b5+0.1863b7
Trong đó b1-b7 là quang
phổ của các bước sóng khác nhau của ảnh vệ tinh TM.
1.6. Chỉ số úa vàng thực
vật YVI (yellow vegetation index)
YVI =
(R+G)/2
Trong đó R là quang phổ
bước sóng nhìn thấy (0.63-0.69), G bước sóng xanh (0.52-0.60). Chỉ số này chỉ
mức độ hạn hán của thực vật
1.7. Chỉ số màu nâu thực
vật BVI (brown vegetation index)
BVI=(b5+b7)/2
Chỉ số này phản ánh mức
độ thiếu nước của thực vật. Chỉ số này còn được dùng để đánh giá tác hại của
sâu bệnh đối với cây trồng. Do các chỉ số viễn thám thực vật rất
phong phú vì vậy hoàn toàn có khả năng sử dụng các thông tin viễn thám để giải
quyết nhiều vấn đề khác nhau trong sản xuất nông nghiệp.
2. Bức xạ bề mặt và phản
xạ (Albedo)
Phân loại các giải phổ
của mỗi hệ đo bức xạ cho phép biết được tất cả các thông tin về phổ. Nhận biết
được phản xạ Albedo có thể đánh giá được bức xạ quang hợp và tổng lượng ánh
sáng mặt trời trên bề mặt trái đất- đó là điều kiện tiên quyết cho cây trồng
sinh trưởng và phát triển. Hình 2 là hệ số phát xạ của MODIS vùng Hà Nội, Hà
Đông
3. Bốc thoát hơi
Trên 3 cơ sở sau đây có
thể xác định được bốc thoát hơi: Phương trình năng lượng, mô hình lớp biên khí
quyển và tổng khối lượng. Nghiệp vụ đánh giá bốc thoát hơi các chỉ số thực vật
cần biết là mùa sinh trưởng, dạng đất và tốc độ gió. Hình 3 là tổng lượng hơi
nước bốc hơi theo MODIS vùng Hà Nội, Hà Đông.
4. Nhiệt độ bề mặt đất
Đánh giá nhiệt độ bề mặt
đất từ số liệu viễn thám là vấn đề tổng hợp của việc tính toán các thành phần
của cán cân năng lượng và bốc thoát hơi. Đo nhiệt độ bề mặt là rất quan trọng
để giám sát cháy rừng. Hình 4 là nhiệt độ bề mặt đất theo MODIS vùng Hà Nội, Hà
Đông.
Từ hình 4 nhận thấy vùng
núi đá vôi và hai thành phố Hà Nội và Hà Đông có nhiệt độ bề mặt là lớn nhất.
5. Độ ẩm đất
Đo độ ẩm đất phải sử
dụng máy phân tích phổ hồng ngoại AVHRR , song phải được nâng cao độ chính xác.
Dùng MIMR và khai thác ERS – 1 (dải băng C) và JERS-1 (dải bang L) từ số liệu
của SAR có thể đánh giá được độ ẩm đất với sai số cho phép.
6. Xác định lượng mưa
Để xác định được lượng
mưa cần phân tích mối tương quan giữa lượng mưa và nhiệt độ mây. Sử dụng đặc
trưng của dải phổ hồng ngoại nhiệt của mây để xác định trạng thái nhiệt độ của
mây theo màu sắc ảnh
vệ tinh. Thông thường mây càng cao nhiệt độ càng thấp lượng mưa càng lớn. ở
Trung Quốc đã nghiên cứu và xác định được mối tương quan giữa lượng mưa và
nhiệt độ mây theo bảng 1:
Bảng 1 Mối tương quan
giữa nhiệt độ mây và lượng mưa
|
Màu sắc ảnh vệ tinh
|
Phạm vi nhiệt độ của
mây (0C
|
Nhiệt độ trung bình
của mây (oC)
|
Lượng mưa 3 giờ (mm)
|
Lượng mưa 6 giờ (mm)
|
|
Màu đen
|
- 54~ - 60
|
- 57
|
1~5
|
5 ~ 10
|
|
Màu tối nhạt
|
- 60~ - 70
|
- 66
|
5~10
|
10~25
|
|
Màu sáng nhạt
|
- 70~ - 78
|
- 74
|
10~25
|
25~50
|
|
Màu trắng
|
< - 78
|
< - 78
|
> 25
|
> 50
|
Như vậy căn cứ vào màu
sắc của ảnh viễn thám trong dải quang phổ nhiệt hồng ngoại ta có thể xác định
được lượng mưa theo các ngưỡng khác nhau của thời gian.
Tham khảo
Hãy like nếu bài viết có ích →
Kết bạn với gisgpsrs trên Facebook
để nhận bài viết mới nóng hổi
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét