Sử dụng ảnh vệ tinh landsat nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội

Trong nghiên cứu nhiệt độ bề mặt, viễn thám nhiệt có khả năng thực hiện phân tích chi tiết sự thay đổi nhiệt độ bề mặt mà không bị hạn chế bởi số điểm đo như các trạm khí tượng. Nghiên cứu “Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội” nhằm thấy được đặc điểm lớp phủ và nhiệt độ bề mặt thành phố Hà Nội ở các thời điểm khác nhau, từ đó phân tích, đánh giá mối quan hệ giữa lớp phủ và nhiệt độ bề mặt của thành phố.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng ảnh vệ tinh landsat nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH LANDSAT NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT VÀ LỚP PHỦ - SỬ DỤNG ĐẤT THÀNH PHỐ HÀ NỘI Trình Tiến Đức, Lớp K60A, Đặng Nguyễn Hiền Lương, Lớp K60B, Trần Diệu Thúy, Lớp K60TN, Khoa Địa lí GVHD: ThS. Trần Xuân Duy Tóm tắt: Hà Nội là một trong những đô thị phát triển với tốc độ đô thị hóa nhanh bậc nhất cả nước. Đô thị hóa đã làm suy giảm diện tích đất nông nghiệp, lớp phủ thực vật đồng thời làm tăng diện tích đất đô thị và khu công nghiệp, thương mại. Việc chuyển đổi giữa các loại sử dụng đất đặc biệt là mở rộng đô thị đã ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt đất, rõ nét nhất là sự tăng lên của nhiệt độ bề mặt đô thị so với các vùng phụ cận đã gây nên vấn đề môi trường nghiêm trọng với dân cư. Ảnh vệ tinh Landsat với những ưu điểm nổi bật có thể nghiên cứu về sự thay đổi lớp phủ - sử dụng đất cũng như khảo sát nhiệt độ bề mặt. Mục đích của nghiên cứu là sử dụng ảnh Landsat để thấy được sự khác nhau về nhiệt độ giữa các loại lớp phủ - sử dụng đất cũng như phân tích mối quan hệ nhiệt độ bề mặt và các loại lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội theo chỉ số NDVI, NDBI. Từ khóa: Lớp phủ - sử dụng đất, nhiệt độ bề mặt, NDVI, NDBI. I. MỞ ĐẦU Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã tạo cơ sở cho quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ ở các quốc gia trên thế giới. Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế chung đó với sự phát triển mạnh mẽ của các đô thị, đặc biệt là thủ đô Hà Nội, một trong hai đô thị lớn nhất, phát triển sớm nhất cả nƣớc. Hà Nội có tốc độ đô thị hóa cao với tỉ lệ đô thị hóa đạt 30 – 32% (năm 2010) và ƣớc tính có thể lên đến 55 – 65% vào năm 2020. Quá trình đô thị hóa của Hà Nội đã phát triển mạnh theo chiều rộng và có sức lan tỏa mạnh ra khu vực xung quanh. Tuy nhiên, bên cạnh những tác động tích cực mà đô thị hóa mang lại, Hà Nội cũng phải đối mặt với những thách thức về đời sống, xã hội và môi trƣờng ngày càng nghiêm trọng hơn. Quá trình đô thị hóa đã làm thay đổi lớp phủ - sử dụng đất đô thị, mà chủ yếu là từ đất nông nghiệp biến thành đất đô thị, khu công nghiệp, các trung tâm thƣơng mại. Việc chuyển đổi lớp phủ - sử dụng đất ở thành phố Hà Nội kết hợp với vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, môi trƣờng không khí, chất thải rắn khiến môi trƣờng đô thị ở Hà Nội trở thành “điểm nóng” cản trở sự phát triển theo hƣớng đô thị bền vững. Sự gia tăng các công trình xây dựng nhân tạo, các bề mặt không thấm cũng nhƣ sự suy giảm lớp phủ thực vật bề mặt đất dƣới tác động của đô thị hóa đã tác động không nhỏ đến sự gia tăng nhiệt độ bề mặt thành phố tạo nên hiệu ứng đảo nhiệt đô thị ngày càng mạnh ở thành phố Hà Nội. Viễn thám và GIS ngày càng đƣợc ứng dụng trong nhiều ngành, lĩnh vực, từ khí tƣợng - thủy văn, địa chất, môi trƣờng cho đến nông - lâm - ngƣ nghiệp bởi những ƣu thế vƣợt trội. Viễn thám đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu đặc điểm lớp phủ và theo dõi biến động lớp phủ bởi nguồn tƣ liệu rất phong phú và cập nhật. Trong nghiên cứu nhiệt độ bề mặt, viễn thám nhiệt có khả năng thực hiện phân tích chi tiết sự thay đổi nhiệt độ bề mặt mà không bị hạn chế bởi số điểm đo nhƣ các trạm khí tƣợng. Nghiên cứu “Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội” nhằm thấy đƣợc đặc điểm lớp phủ và nhiệt độ bề mặt thành phố Hà Nội ở các thời điểm khác nhau, từ đó phân tích, đánh giá mối quan hệ giữa lớp phủ và nhiệt độ bề mặt của thành phố. 249 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 II. NỘI DUNG 1. Phƣơng pháp nghiên cứu Nguồn dữ liệu sử dụng trong đề tài là ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+ và Landsat 8, có độ phân giải là 30 m, tại 3 thời điểm mùa đông và mùa hè năm 2003 và mùa đông 2014. Tất cả các dữ liệu ảnh đều đƣợc download miễn phí từ website của Cục địa chất Hoa Kỳ (http://glovis.usgs.gov) sau đó đƣợc xử lí và chuẩn hóa trƣớc khi đƣa vào sử dụng. 1.1. Phương pháp phân loại lớp phủ - sử dụng đất và đánh giá biến động lớp phủ Nhóm tác giả sử dụng phƣơng pháp phân loại có kiểm định, phân loại theo thuật toán Maximum Likehood Classification (độ tƣơng tự lớn nhất/xác suất cực đại) để tiến hành phân loại và chia làm 8 nhóm lớp phủ - sử dụng đất chính là: Đất cát, rừng và khu vực giàu thực vật, mặt nƣớc, đô thị, khu công nghiệp và thƣơng mại, đất nông nghiệp canh tác, đất nông nghiệp để trống, đất trống. Sau khi phân loại tiến hành đánh giá độ chính xác bằng các chỉ số độ chính xác chung, Producer's accuracy, User's accuracy và chỉ số Kappa. Để xây dựng bản đồ biến động, nhóm tác giả tiến hành chồng xếp các bản đồ hiện trạng lớp phủ dạng vector. Để thể hiện rõ hơn không gian đô thị thành phố lớp đô thị và khu công nghiệp, thƣơng mại đƣợc gộp lại trong quá trình đánh giá biến động. 1.2. Phương pháp chiết tách các chỉ số đặc trưng cho lớp phủ từ ảnh vệ tinh Các chỉ số đặc trƣng cho lớp phủ đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là NDVI (Normalized Difference Vegetation Index - chỉ số khác biệt mức độ tập trung của thực vật) và chỉ số NDBI (Normalized Difference Built - up Index – chỉ số khác biệt về mức độ các công trình xây dựng. Các chỉ số trên đƣợc chiết tách từ ảnh vệ tinh theo công thức: NDVI = (NIR - R)/ (NIR + R) NDBI = (MIR – NIR)/ (MIR + NIR) Trong đó: NIR là giá trị phản xạ phổ của bƣớc sóng cận hồng ngoại. R là giá trị phản xạ phổ trên kênh đỏ. MIR là giá trị phản xạ phổ của b ...