Luận văn: Mối quan hệ giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị hóa, nhiệt độ đô thị và lớp phủ thực vật của thành phố Hà Nội: Luận văn ThS. Biến đổi khí hậu (Chương trình đào tạo thí điểm)hậu
Nhà xuất bản: Khoa sau đại học
Ngày: 2013
Miêu tả: Luận văn ThS. Biến đổi khí hậu (chương trình đào tạo thí điểm) -- Khoa Sau đại học. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2013
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... 6
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................7
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 8
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 12
1.1. Nhiệt độ bề mặt............................................................................................... 12
1.1.1. Khái niệm nhiệt độ bề mặt và các bộ cảm viễn thám hồng ngoại nhiệt...12
1.1.2. Cơ chế thu nhận ảnh hồng ngoại nhiệt .....................................................15
1.2. Mặt không thấm trong nghiên cứu đô thị........................................................ 19
1.2.1. Định nghĩa ................................................................................................ 19
1.2.2. Các đặc trƣng vật lý của Mặt không thấm................................................ 20
1.3. Cơ sở lý thuyết liên quan nhiệt độ bề mặt đô thị ............................................ 23
1.3.1. Nhiệt độ và độ phát xạ trong năng lƣợng bức xạTrái Đất....................... 23
1.3.2 Đảo nhiệt đô thị [7] ................................................................................... 25
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 29
2.1.Khu vực nghiên cứu......................................................................................... 29
2.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên [10] .................................................... 29
2.1.2. Tình hình phát triển đô thị Hà Nội [10].................................................... 30
2.2. Cơ sở dữ liệu ...................................................................................................35
2.2.1. Tiêu chí chọn dữ liệu viễn thám ............................................................... 35
2.2.2. Các dữ liệu khác ....................................................................................... 37
2.2.3. Phân tích và xử lý dữ liệu......................................................................... 37
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 38
2.3.1. Tiền xử lý ảnh........................................................................................... 38
2.3.2. Tính chỉ số thực vật NDVI ....................................................................... 39
2.3.3. Phƣơng pháp tính nhiệt độ bề mặt............................................................ 40
2.3.4. Phân tích lớp phủ...................................................................................... 41
2.3.5. So sánh kết quả với số liệu khí tƣợng ...................................................... 42
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 43
3.1. Biến đổi đô thị và mặt không thấm................................................................. 43
3.2. Biến đổi chỉ số thức vật NDVI ....................................................................... 48
3.3. Biến đổi nhiệt độ đô thị giai đoạn 1993-2009................................................. 49
3.4. Mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và các loại đất phủ khác nhau .................. 53
3.5. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và chỉ số NDVI .................................................... 54
3.6. Biến đổi nhiệt độ không khí từ số đo trạm khí tƣợng mặt đất ........................ 55
3.6.1. Biến thiên nhiệt độ không khí trung bình năm......................................... 56
3.6.2. Đảo nhiệt đô thị trung bình năm............................................................... 57
3.6.3. Đảo nhiệt đô thị trung bình tháng............................................................. 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 63
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
IFOV Trƣờng nhìn tức thời (Instantaneous Field of View)
IS Biến số phần trăm diện tích mặt không thấm
GCPs Điểm khống chế mặt đất (Ground Control Points)
LST Nhiệt độ bề mặt lớp phủ (Land Surface Temperature)
LSE Độ phát xạ bề mặt lớp phủ (Land Surface Emissivity)
MKT Mặt không thấm
ND Biến số phần trăm lớp phủ thực vật
NDVI Chỉ số phân biệt thực vật chuẩn hóa, gọi tắt là chỉ số thực vật
Ts Biến số nhiệt độ bề mặt
UHI Đảo nhiệt đô thị (Urban Heat Island)6
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Đặc trƣng của sensor và độ phân giải không gian của ảnh Landsat 7 ETM+
.......................................................................................................................................14
Bảng 2. 1: Ảnh vệ tinh đƣợc sử dụng trong luận văn...................................................45
Bảng 3. 1: Thống kê nhiệt độ bề mặt trung bình vào các thời điểm ảnh vệ tinh ghi nhận
4 năm ảnh vệ tinh 1993, 1999, 2005 và 2009................................................................53
Bảng 3. 2 : Nhiệt độ trung bình hàng năm của các trạm quan trắc trong 30 năm.........56
Bảng 3. 3 : So sánh nhiệt độ không khí trung bình năm giữa trạm Láng và các trạm lân
cận..................................................................................................................................58
Bảng 3. 4 : So sánh nhiệt độ không khí trung bình tháng giữa trạm Láng và Ba Vì ....60
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi7
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1: Sự cân bằng năng lƣợng trong hệ thống khí hậu..........................................12
Hình 1. 2 : Đƣờng đi của năng lƣợng bức xạ, phát xạ đến bộ cảm trên vệ tinh............13
Hình 1. 3: Phân loại sóng điện từ ..................................................................................15
Hình 1. 4: Cửa sổ khí quyển và các vùng phát xạ nhiệt ................................................16
Hình 1. 5: Quá trình đảo nhiệt đô thị............................................................................24
Hình 1. 6. Mặt cắt đứng của một UHI điển hình...........................................................25
Hình 1. 7 : Thay đổi nhiệt độ bức xạ của các vật liệu bề mặt khác nhau trong chu kỳ
ngày đêm........................................................................................................................27
Hình 2. 1: Vị trí khu vực nghiên cứu.............................................................................29
Hình 2. 2 Bản đồ Hồng Đức 1470 (do Biệt Lãm vẽ lại năm 1956) ............................31
Hình 2. 3: Bản đồ quy hoạch thành phố Hà Nội từ 1873-1943.....................................32
Hình 2. 4: Quy hoạch tổng thể Hà Nội 1960 – 1964 và 1978 – 1982...........................33
Hình 2. 5: Bản đồ quy hoạch Hà Nội các năm 1992, 1996, 1998 .................................34
Hình 3. 1: Bản đồ phân bố không gian đô thị TP Hà Nội tại thời điểm chụp qua các
năm theo kết quả phân tích ảnh viễn thám ....................................................................45
Hình 3.2: Biểu đồ tăng trƣởng diện tích không gian đô thị giai đoạn...........................45
Hình 3. 3: Bản đồ biến động không gian đô thị ............................................................48
Hình 3. 4: Chỉ số thực vật các quận, huyện năm 1993, 2000, 2005, 2009....................49
Hình 3. 5: Bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị TP Hà Nội trên 4 năm ảnh vệ tinh tại
thời điểm chụp ...............................................................................................................51
Hình 3. 6: Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt trung bình toàn TP Hà Nội theo 4 năm ảnh vệ
tinh 1993, 1999, 2005 và 2009 ......................................................................................52
Hình 3. 7: Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt trung bình khu vực nội đô theo .........................53
Hình 3. 8: Nhiệt độ bề mặt trung bình của các kiểu bề mặt đất trên 4 năm ..................54
Hình 3. 9: Chỉ số NDVI các quận huyện.......................................................................55
Hình 3. 10: Nhiệt độ bề mặt trung bình các quận huyện...............................................55
Hình 3. 11: Vị trí các trạm khí tƣợng ............................................................................55
Hình 3. 12: Nhiệt độ không khí trung bình trạm Láng qua từng giai đoạn..................56
Hình 3. 13: So sánh nhiệt độ trung bình trong 3 thời kì của 8 trạm.............................57
Hình 3.14: So sánh nhiệt độ trung bình năm giữa trạm Láng và Ba Vì .......................58
Hình 3.15: So sánh nhiệt độ trung bình tháng giữa trạm Láng và Ba Vì .....................598
MỞ ĐẦU
Sự phát triển các thành phố lớn gây ra thay đổi bề mặt phủ và các tác
động khác, bao gồm thay đổi thời tiết và khí hậu. Sự phát triển của các thành
phố theo sau quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa trong những thập kỉ gần
đây, là một trong những vấn đề quan trọng đƣợc thảo luận trong Uỷ ban liên
chính phủ về biến đổi khí hậu. Các tác động của con ngƣời đến thảm thực vật
có thể ảnh hƣởng đến khí hậu của địa phƣơng, khu vực và thậm chí toàn cầu,
do sự thay đổi của dòng nhiệt và sự phân phối năng lƣợng trong hệ thống
khí hậu [11].
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã nhận ra các hoạt động của
con ngƣời làm thay đổi bề mặt phủ, thay đổi sử dụng đất gây tác động lớn đối
với khí hậu khu vực [43].
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đô thị hóa (ĐTH) dẫn đến mở rộng không
gian đô thị theo nhu cầu phát triển về nhà ở cũng nhƣ các khu vực phục vụ cuộc
sống. Đô thị phát triển dẫn theo sự xuất hiện ngày càng nhiều các bề mặt không
thấm (MKT), đồng thời làm thay đổi các đặc tính nhiệt của đất, quỹ năng lƣợng
ở bề mặt Trái Đất, thay đổi các tính chất tuần hoàn của khí quyển xung quanh,
tạo ra một lƣợng lớn nhiệt thải từ các hoạt động nhân sinh và dẫn đến một loạt
các thay đổi trong hệ thống môi trƣờng đô thị [27]. Các công trình xây dựng
hình thành do quá trình đô thị hoá làm tăng độ gồ ghề, làm giảm tốc độ gió
lớp sát mặt, cản trở vận chuyển nhiệt ngang, gây hiệu ứng bẫy nhiệt giữa các
tƣờng nhà dẫn đến việc gia tăng nhiệt độ đô thị. Có nhiều yếu tố đóng góp vào
việc hình thành đảo nhiệt đô thị, nhƣng yếu tố đầu tiên là sự suy giảm lớp phủ
thực vật và thay thế bề mặt đất bằng các vật liệu không thấm khiến cho lƣợng
nƣớc đi vào khí quyển ít hơn là từ bề mặt tự nhiên. Các MKT tập trung thu nhận
bức xạ Mặt Trời ở bề mặt và có thể cực tiểu hóa chuyển tải năng lƣợng đó đi
hƣớng lên (qua sự phản xạ và đối lƣu), đi xuống (qua sự truyền dẫn) hay đi
ngang (qua sự bình lƣu và truyền dẫn). Hiệu ứng này hầu hết bắt nguồn gần bề
mặt Trái Đất và sẽ lan truyền lên trên vào trong khí quyển.
Các tác động của ĐTH lên môi trƣờng nhiệt tạo ra hiệu ứng đảo nhiệt đô
thị (UHI). Hà Nội là một trong hai trung tâm đô thị có tỉ lệ đô thị hóa lớn nhất
cả nƣớc [10] đồng nghĩa với việc tăng diện tích bề mặt không thấm và giảm
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi9
diện tích cây xanh. Đây là nguyên nhân gây nên việc gia tăng hiện tƣợng đảo
nhiệt đô thị ở khu vực Hà Nội.
Nghiên cứu về nhiệt bề mặt và đảo nhiệt đô thị ở VN hiện vẫn còn hạn chế
và chỉ dựa vào dữ liệu ghi lại từ các trạm khí tƣợng trên mặt đất. Số liệu từ các
trạm khí tƣợng đƣợc đo hàng ngày và nhiều đợt, trong thời gian dài, nhƣng chỉ
phản ánh đƣợc nhiệt độ khu vực xung quanh các trạm đo, do đó không đảm bảo
chính xác cho toàn vùng.Trong khi đó, mặc dù độ phân giải thời gian thấp và ghi
chép lịch sử ngắn hơn, dữ liệu viễn thám có khả năng cung cấp các phƣơng tiện
để thu đƣợc các quan sát đồng nhất và thƣờng xuyên về phản xạ và phát xạ của
bức xạ từ mặt đất ở tỷ lệ từ vĩ mô đến vi mô với độ phân giải không gian từ thấp
đến cao. Ngoài ra, viễn thám nhiệt có khả năng thực hiện phân tích chi tiết sự
thay đổi nhiệt độ bề mặt cho một vùng mà không bị hạn chế bởi số điểm đo nhƣ
trạm khí tƣợng. Có thể kết hợp phân tích nhiệt từ ảnh viễn thám và số liệu quan
trắc thời tiết tại các trạm khí tƣợng để thiết lập mối liên kết giữa nhiệt độ bề mặt
và sự thay đổi hiện trạng bề mặt đất. Bên cạnh đó sự hình thành đảo nhiệt trên
các bề mặt đô thị (SUHI) cũng sẽ đƣợc phát hiện và có khả năng định lƣợng tốt
hơn [9].
Hiện nay, tƣ liệu viễn thám đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Tƣ liệu
viễn thám có ƣu điểm là giàu thông tin, chu kỳ thu nhận thông tin ngắn, xử lý
trên diện rộng. Công nghệ viễn thám là phƣơng pháp tiếp cận hiệu quả trong
việc quan trắc môi trƣờng, phân tích các mô hình phát triển đô thị và đánh giá
ảnh hƣởng của chúng đến khí hậu khu vực đô thị. Ứng dụng viễn thám hồng
ngoại nhiệt (viễn thám nhiệt) trong nghiên cứu ƣớc tính nhiệt bề mặt đô thị có
tính ƣu việt đặc biệt là mức độ chi tiết của kết quả đƣợc thể hiện trên toàn vùng,
chứ không chỉ là số đo tại điểm quan trắc trong phƣơng pháp đo đạc truyền
thống.
Từ những hiểu biết về hiện tƣợng đảo nhiệt đô thị và quá trình đô thị hóa
ở thủ đô Hà Nội, học viên đã đặt ra câu hỏi:
- Quá trình đô thị hóa diễn ra ở thủ đô Hà Nội ảnh hƣởng nhƣ thế nào
đến hiện tƣợng đảo nhiệt đô thị
- Lớp phủ bề mặt đất tác động nhƣ thế nào đến hiện tƣợng UHI
Đề tài nghiên cứu “Mối quan hệ giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị
hóa, nhiệt độ đô thị và lớp phủ thực vật của TP. Hà Nội” nhằm xác định mối10
quan hệ giữa lớp phủ thực vật và nhiệt độ, mối liên quan đến hiện tƣợng đảo
nhiệt đô thị trong điều kiện khí hậu biến đổi hiện nay .
Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc giảm nhẹ hiện tƣợng
đảo nhiệt đô thị bằng lớp phủ thực vật, góp phần vào các nỗ lực đƣợc thực
hiện để phát triển môi trƣờng sống đô thị và các thành phố thích ứng với biến
đổi khí hậu toàn cầu.
Trong nghiên cứu, học viên sử dụng bộ dữ liệu vệ tinh Landsat cùng
với các dữ liệu trạm thời tiết để hiểu đƣợc mối quan hệ giữa thảm thực vật,
nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí.
1. Mục tiêu của luận văn:
Nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị hóa, nhiệt
độ đô thị và lớp phủ thực vật của Hà Nội trong giai đoạn 1993- 2009 bằng công
nghệ viễn thám.
Để thực hiện mục tiêu trên, đề tài phải giải quyết những nhiệm vụ sau:
- Tổng quan về đô thị và hình thái không gian đô thị và về phƣơng pháp
viễn thám ứng dụng trong nghiên cứu đô thị
- Xử lý dữ liệu viễn thám
- Sử dụng phƣơng pháp phân tích không gian nghiên cứu hình thành phát
triển đô thị Hà Nội
- Tính nhiệt độ bề mặt
- Tìm mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và bề mặt phủ
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: là nhiệt độ bề mặt đối tƣợng trích xuất từ ảnh vệ
tinh có kênh nhiệt với độ phân giải trung bình từ 60m đến 120m nhằm làm rõ
ảnh hƣởng của quá trình đô thị hóa đến biến đổi nhiệt độ thông qua đảo nhiệt đô
thị. Phạm vi nghiên cứu và giới hạn:
Về không gian: Khu vực Hà Nội
Về thời gian: Giai đoạn 1993 đến 2009
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp phân tích ảnh viễn thám
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi11
- Phƣơng pháp phân tích thống kê: Đƣợc sử dụng để phân tích, xử lý các
số liệu thu đƣợc
- Phƣơng cứu bản đồ: Tích hợp các bản đồ với nhau trên nền Arcgis thao
tác trên bản đồ để phân tích, đánh giá kết quả.
4. Bố cục luận văn:
Luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận gồm 3 chƣơng.
Nội dung chính gồm:
Các phần và chƣơng của luận văn đƣợc bố cục theo thứ tự nhƣ sau:
Mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan
Chƣơng 2: Cơ sở dữ liệu và phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận
Tài liệu tham khảo12
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nhiệt độ bề mặt
1.1.1. Khái niệm nhiệt độ bề mặt và các bộ cảm viễn thám hồng ngoại nhiệt
Nhiệt độ bề mặt đất( LST) đƣợc coi là nhiệt độ của lớp nằm giữa bề mặt
đất và khí quyển [40]. Phần lớn bức xạ mặt trời đều đƣợc hấp thụ bởi bề mặt đất.
Sau đó, bề mặt Trái Đất lại bức xạ vào khí quyển và không gian. Sự cân bằng
của lƣợng bức xạ mặt trời bị hấp thụ phụ thuộc vào hai yếu tố: khả năng truyền
dẫn của không khí và sự hấp thụ của vật liệu bề mặt.
Nhiệt độ bề mặt đất duy trì bởi thành phần đến của bức xạ Mặt Trời, bức xạ
sóng dài, thành phần thoát đi của bức xạ hồng ngoại từ mặt đất, thông lƣợng
nhiệt hiện và nhiệt ẩn, thông lƣợng nhiệt đi vào mặt đất. Vì vậy, LST là yếu tố
chỉ thị tốt của cân bằng năng lƣợng ở bề mặt Trái Đất.
(Kiehl và Trenberth, 1997)
Sự cân bằng bức xạ này phụ thuộc vào các đặc trƣng truyền dẫn trong dải
hồng ngoại của hơi nƣớc, mây, các phần tử khác, ví dụ các khí nhà kính nhƣ
CO2… Nồng độ của các khí này đang tăng lên góp phần vào việc thay đổi khí
Hình 1. 1: Sự cân bằng năng lƣợng trong hệ thống khí hậu
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi13
hậu. Vì vậy, nhu cầu đo lƣờng liên tục LST ở quy mô toàn cầu và cấp vùng là
không thể thiếu đƣợc để đặc trƣng các thay đổi khí hậu.
Với những khu vực lớn và khu vực không thể đến đƣợc, việc đo lƣờng LST
chỉ có thể đƣợc trích xuất từ các bộ cảm biến trên vệ tinh cung cấp toàn cảnh bề
mặt Trái Đất. Viễn thám có thể đo lƣờng các đặc tính nhiệt của bề mặt lớp phủ
hay khí quyển nhƣ bức xạ điện từ phát ra, phản xạ, tán xạ hay truyền dẫn. Các
thiết bị thụ động nhƣ bức xạ kế, cảm nhận phát xạ từ đối tƣợng và trong các dải
bƣớc sóng thích hợp, có thể đƣợc dùng để suy diễn nhiệt độ từ các bức xạ đo
đƣợc [3]
Viễn thám thụ động đo lƣờng bức xạ phát ra từ bề mặt trái đất trên từng
pixel phụ thuộc vào trƣờng nhìn tức thời của bộ cảm biến (IFOV- instantaneous
field of view) đặt trên vệ tinh.
(TNT, 1998)
Hình 1. 2 : Đƣờng đi của năng lƣợng bức xạ, phát xạ đến bộ cảm trên vệ tinh
Vùng bƣớc sóng điện từ 3- 35μ m thƣờng đƣợc gọi là vùng hồng ngoại
trong viễn thám mặt đất. Dải quang phổ điện từ này cho phép thu nhận bức xạ
và ƣớc tính nhiệt độ bề mặt, đặc biệt trong cửa sổ khí quyển từ 8- 14μ m. Các
bộ cảm biến thu nhận ảnh có chứa kênh hồng ngoại nhiệt có thể kể đến nhƣ
AVHRR (trên vệ tinh NOAA), MVIRI (Meteosat), AATSR (ENVISAT),
MODIS (TERRA) với độ phân giải thấp từ 1km trở lên.14
Trong nghiên cứu đô thị thƣờng yêu cầu độ phân giải cao hơn, trong đó có
các ảnh vệ tinh thu nhận từ các bộ cảm biến nhƣ LANDSAT.
Hiện nay ảnh Landsat có nhiều thế hệ với số lƣợng kênh phổ và độ phân
giải khác nhau. Tuy nhiên, thế hệ ảnh Landsat TM đƣợc thu từ vệ tinh Landsat-4
và -5 và ảnh Landsat ETM+ đƣợc thu từ vệ tinh Landsat-7 đƣợc sử dụng phổ
biến nhất.
Vệ tinh Landsat đƣợc thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185km. Các giá trị
pixel đƣợc mã hóa 8 bit tức là cấp độ xám từ 0 ÷ 255. Vệ tinh Landsat đƣợc
trang bị bộ cảm MSS (Multispectral Scanner), TM (Thematic Mapper) và ETM+
(Enhanced Thematic Mapper Plus).
Bảng 1. 1: Đặc trƣng của sensor và độ phân giải không gian của ảnh Landsat 7 ETM+
- Kết quả ảnh nhiệt độ bề mặt từ xử lý ảnh số vệ tinh cho thấy nhiệt độ cao
nhất tập trung ở các khu công nghiệp với giá trị trung bình >20.73oC, cực đại đạt
đến 27.71oC, các khu dân cƣ có nhiệt độ mặt trung bình >21oC.
- Xu hƣớng giảm dần của nhiệt độ bề mặt đất thể hiện trên các kiểu đất
nông nghiệp và đất rừng, riêng với mặt nƣớc nhiệt độ bề mặt có giá trị khoảng
19.2oC-24.2oC. Đây là sự phụ thuộc vào quá trình biến đổi năng lƣợng thành
nhiệt hiện và nhiệt ẩn từ tác động của lớp phủ bề mặt.
4. Về mối tƣơng quan giữa biến đổi nhiệt độ đô thị và quá trình ĐTH,
nhiệt độ đô thị và lớp phủ thực vật tại TP. Hà Nội
Kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ rằng phát triển đô thị liên quan đến sự hiện
diện của các MKT và lớp phủ thực vật. NĐBM tăng cùng chiều với diện tích
MKT, và ngƣợc chiều với diện tích lớp phủ thực vật.
KIẾN NGHỊ
Do hạn chế về thời gian và phạm vi nghiên cứu của luận văn, quá trình đô
thị hóa chỉ đƣợc xem xét ở góc độ của các yếu tố tác động về mặt tự nhiên. Học
viên đề xuất xem xét đến các yếu tố tác động về mặt kinh tế - xã hội cho hƣớng
mở rộng nghiên cứu để phục vụ hiệu quả hơn cho công tác quản lý môi trƣờng
đô thị.
Mặc dù không tránh khỏi thiếu sót, rất mong luận văn sẽ đóng góp trong
việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS, nhằm nâng cao chất lƣợng đánh giá
cũng nhƣ giảm bớt phần công lao động của ngƣời thực hiện do phải xử lý khối
lƣợng dữ liệu quá lớn và không đồng nhất trong công tác đánh giá biến động
theo thời gian.
Từ kết quả luận văn cho thấy cây xanh và lớp phủ thực vật đóng vai trò
quan trọng trong việc giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị. Nhƣ vậy, cần tăng
cƣờng cây xanh và thảm thực vật bằng cách phủ xanh các tòa nhà, đƣờng phố
nhằm góp phần giảm nhiệt độ bề mặt đô thị.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi63
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Trần Cầu và nnk (2002), “Ứng dụng công nghệ hệ thống thông
tin địa lý (GIS) để thành lập và sử dụng bản đồ chuyên đề trong nghiên cứu địa
lý và môi trƣờng”, Đề tài 74 05 02. Danh mục và tóm tắt Nội dung và kết quả
của các đề tài nghiên cứu cơ bản, chuyên ngành các khoa học Trái Đất, NXB
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Phạm Văn Cự (1996), Xây dựng bản đồ địa mạo một vùng đồng bằng
trên cơ sở phối hợp hệ xử lí ảnh số và hệ thông tin địa lí, Luận án Phó Tiến sĩ
khoa học Địa lí – Địa chất, Viện Địa chất, TT KHTN và CNQG, Hà Nội.
3. Lê Đình Quang (2005), Sự hình thành “đảo nhiệt” ở nội thành thành phố
Hà Nội, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, tháng 2/2005
4. Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Đình Hoè, Trần Văn Thụy, Uông Đình
Khanh và lại Vĩnh Cẩm, (1997), Viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên và môi
trường, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
5. Lê Văn Trung, Nguyễn Thanh Minh (2007), Trích lọc giá trị nhiệt bề
mặt (LST) từ ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+, Đặc san "Viễn thám và Địa tin học"
của Trung tâm Viễn thám – Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, số 3 (10/2007)
6. Trần Thị Vân (2006), Ứng dụng viễn thám nhiệt khảo sát đặc trƣng nhiệt
độ bề mặt đô thị với sự phân bố các kiểu thảm phủ ở TPHCM. Tạp chí Phát
triển Khoa học và Công nghệ, đặc san Môi trường và Tài nguyên, NXB Đại học
Quốc gia TPHCM, ISSN 1859-0128, tập 9, tr. 70-74
7. Trần Thị Vân (2008), Đô thị hóa và chất lƣợng môi trƣờng đô thị từ Viễn
thám các Mặt Không thấm: Trƣờng hợp Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Phát
triển Khoa học và Công nghệ, chuyên san Khoa học Trái Đất và Môi trường,
NXB Đại học Quốc gia TPHCM, tập 11, số 4, tr. 66-78
8. Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, (2009), Nghiên cứu xác
định nhiệt độ bề mặt đô thị bằng phƣơng pháp viễn thám nhiệt, Tạp chí Phát64
triển Khoa học và Công nghệ, chuyên san Kỹ thuật – Công nghệ, NXB Đại học
Quốc gia TPHCM, tập 12, số 4, tr. 107-120
9. Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, (2009), Phƣơng pháp
viễn thám nhiệt trong nghiên cứu phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị, Tạp chí Các
khoa học về Trái Đất, NXB Viện KH&CN Việt Nam, tập 31, số 2, tr. 168-177
10. Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn
đến năm 2050, Viện quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia, 2010.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: Khoa sau đại học
Ngày: 2013
Miêu tả: Luận văn ThS. Biến đổi khí hậu (chương trình đào tạo thí điểm) -- Khoa Sau đại học. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2013
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... 6
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................7
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 8
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 12
1.1. Nhiệt độ bề mặt............................................................................................... 12
1.1.1. Khái niệm nhiệt độ bề mặt và các bộ cảm viễn thám hồng ngoại nhiệt...12
1.1.2. Cơ chế thu nhận ảnh hồng ngoại nhiệt .....................................................15
1.2. Mặt không thấm trong nghiên cứu đô thị........................................................ 19
1.2.1. Định nghĩa ................................................................................................ 19
1.2.2. Các đặc trƣng vật lý của Mặt không thấm................................................ 20
1.3. Cơ sở lý thuyết liên quan nhiệt độ bề mặt đô thị ............................................ 23
1.3.1. Nhiệt độ và độ phát xạ trong năng lƣợng bức xạTrái Đất....................... 23
1.3.2 Đảo nhiệt đô thị [7] ................................................................................... 25
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 29
2.1.Khu vực nghiên cứu......................................................................................... 29
2.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên [10] .................................................... 29
2.1.2. Tình hình phát triển đô thị Hà Nội [10].................................................... 30
2.2. Cơ sở dữ liệu ...................................................................................................35
2.2.1. Tiêu chí chọn dữ liệu viễn thám ............................................................... 35
2.2.2. Các dữ liệu khác ....................................................................................... 37
2.2.3. Phân tích và xử lý dữ liệu......................................................................... 37
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 38
2.3.1. Tiền xử lý ảnh........................................................................................... 38
2.3.2. Tính chỉ số thực vật NDVI ....................................................................... 39
2.3.3. Phƣơng pháp tính nhiệt độ bề mặt............................................................ 40
2.3.4. Phân tích lớp phủ...................................................................................... 41
2.3.5. So sánh kết quả với số liệu khí tƣợng ...................................................... 42
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 43
3.1. Biến đổi đô thị và mặt không thấm................................................................. 43
3.2. Biến đổi chỉ số thức vật NDVI ....................................................................... 48
3.3. Biến đổi nhiệt độ đô thị giai đoạn 1993-2009................................................. 49
3.4. Mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và các loại đất phủ khác nhau .................. 53
3.5. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và chỉ số NDVI .................................................... 54
3.6. Biến đổi nhiệt độ không khí từ số đo trạm khí tƣợng mặt đất ........................ 55
3.6.1. Biến thiên nhiệt độ không khí trung bình năm......................................... 56
3.6.2. Đảo nhiệt đô thị trung bình năm............................................................... 57
3.6.3. Đảo nhiệt đô thị trung bình tháng............................................................. 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 63
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi5
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
IFOV Trƣờng nhìn tức thời (Instantaneous Field of View)
IS Biến số phần trăm diện tích mặt không thấm
GCPs Điểm khống chế mặt đất (Ground Control Points)
LST Nhiệt độ bề mặt lớp phủ (Land Surface Temperature)
LSE Độ phát xạ bề mặt lớp phủ (Land Surface Emissivity)
MKT Mặt không thấm
ND Biến số phần trăm lớp phủ thực vật
NDVI Chỉ số phân biệt thực vật chuẩn hóa, gọi tắt là chỉ số thực vật
Ts Biến số nhiệt độ bề mặt
UHI Đảo nhiệt đô thị (Urban Heat Island)6
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Đặc trƣng của sensor và độ phân giải không gian của ảnh Landsat 7 ETM+
.......................................................................................................................................14
Bảng 2. 1: Ảnh vệ tinh đƣợc sử dụng trong luận văn...................................................45
Bảng 3. 1: Thống kê nhiệt độ bề mặt trung bình vào các thời điểm ảnh vệ tinh ghi nhận
4 năm ảnh vệ tinh 1993, 1999, 2005 và 2009................................................................53
Bảng 3. 2 : Nhiệt độ trung bình hàng năm của các trạm quan trắc trong 30 năm.........56
Bảng 3. 3 : So sánh nhiệt độ không khí trung bình năm giữa trạm Láng và các trạm lân
cận..................................................................................................................................58
Bảng 3. 4 : So sánh nhiệt độ không khí trung bình tháng giữa trạm Láng và Ba Vì ....60
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi7
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1: Sự cân bằng năng lƣợng trong hệ thống khí hậu..........................................12
Hình 1. 2 : Đƣờng đi của năng lƣợng bức xạ, phát xạ đến bộ cảm trên vệ tinh............13
Hình 1. 3: Phân loại sóng điện từ ..................................................................................15
Hình 1. 4: Cửa sổ khí quyển và các vùng phát xạ nhiệt ................................................16
Hình 1. 5: Quá trình đảo nhiệt đô thị............................................................................24
Hình 1. 6. Mặt cắt đứng của một UHI điển hình...........................................................25
Hình 1. 7 : Thay đổi nhiệt độ bức xạ của các vật liệu bề mặt khác nhau trong chu kỳ
ngày đêm........................................................................................................................27
Hình 2. 1: Vị trí khu vực nghiên cứu.............................................................................29
Hình 2. 2 Bản đồ Hồng Đức 1470 (do Biệt Lãm vẽ lại năm 1956) ............................31
Hình 2. 3: Bản đồ quy hoạch thành phố Hà Nội từ 1873-1943.....................................32
Hình 2. 4: Quy hoạch tổng thể Hà Nội 1960 – 1964 và 1978 – 1982...........................33
Hình 2. 5: Bản đồ quy hoạch Hà Nội các năm 1992, 1996, 1998 .................................34
Hình 3. 1: Bản đồ phân bố không gian đô thị TP Hà Nội tại thời điểm chụp qua các
năm theo kết quả phân tích ảnh viễn thám ....................................................................45
Hình 3.2: Biểu đồ tăng trƣởng diện tích không gian đô thị giai đoạn...........................45
Hình 3. 3: Bản đồ biến động không gian đô thị ............................................................48
Hình 3. 4: Chỉ số thực vật các quận, huyện năm 1993, 2000, 2005, 2009....................49
Hình 3. 5: Bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị TP Hà Nội trên 4 năm ảnh vệ tinh tại
thời điểm chụp ...............................................................................................................51
Hình 3. 6: Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt trung bình toàn TP Hà Nội theo 4 năm ảnh vệ
tinh 1993, 1999, 2005 và 2009 ......................................................................................52
Hình 3. 7: Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt trung bình khu vực nội đô theo .........................53
Hình 3. 8: Nhiệt độ bề mặt trung bình của các kiểu bề mặt đất trên 4 năm ..................54
Hình 3. 9: Chỉ số NDVI các quận huyện.......................................................................55
Hình 3. 10: Nhiệt độ bề mặt trung bình các quận huyện...............................................55
Hình 3. 11: Vị trí các trạm khí tƣợng ............................................................................55
Hình 3. 12: Nhiệt độ không khí trung bình trạm Láng qua từng giai đoạn..................56
Hình 3. 13: So sánh nhiệt độ trung bình trong 3 thời kì của 8 trạm.............................57
Hình 3.14: So sánh nhiệt độ trung bình năm giữa trạm Láng và Ba Vì .......................58
Hình 3.15: So sánh nhiệt độ trung bình tháng giữa trạm Láng và Ba Vì .....................598
MỞ ĐẦU
Sự phát triển các thành phố lớn gây ra thay đổi bề mặt phủ và các tác
động khác, bao gồm thay đổi thời tiết và khí hậu. Sự phát triển của các thành
phố theo sau quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa trong những thập kỉ gần
đây, là một trong những vấn đề quan trọng đƣợc thảo luận trong Uỷ ban liên
chính phủ về biến đổi khí hậu. Các tác động của con ngƣời đến thảm thực vật
có thể ảnh hƣởng đến khí hậu của địa phƣơng, khu vực và thậm chí toàn cầu,
do sự thay đổi của dòng nhiệt và sự phân phối năng lƣợng trong hệ thống
khí hậu [11].
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã nhận ra các hoạt động của
con ngƣời làm thay đổi bề mặt phủ, thay đổi sử dụng đất gây tác động lớn đối
với khí hậu khu vực [43].
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đô thị hóa (ĐTH) dẫn đến mở rộng không
gian đô thị theo nhu cầu phát triển về nhà ở cũng nhƣ các khu vực phục vụ cuộc
sống. Đô thị phát triển dẫn theo sự xuất hiện ngày càng nhiều các bề mặt không
thấm (MKT), đồng thời làm thay đổi các đặc tính nhiệt của đất, quỹ năng lƣợng
ở bề mặt Trái Đất, thay đổi các tính chất tuần hoàn của khí quyển xung quanh,
tạo ra một lƣợng lớn nhiệt thải từ các hoạt động nhân sinh và dẫn đến một loạt
các thay đổi trong hệ thống môi trƣờng đô thị [27]. Các công trình xây dựng
hình thành do quá trình đô thị hoá làm tăng độ gồ ghề, làm giảm tốc độ gió
lớp sát mặt, cản trở vận chuyển nhiệt ngang, gây hiệu ứng bẫy nhiệt giữa các
tƣờng nhà dẫn đến việc gia tăng nhiệt độ đô thị. Có nhiều yếu tố đóng góp vào
việc hình thành đảo nhiệt đô thị, nhƣng yếu tố đầu tiên là sự suy giảm lớp phủ
thực vật và thay thế bề mặt đất bằng các vật liệu không thấm khiến cho lƣợng
nƣớc đi vào khí quyển ít hơn là từ bề mặt tự nhiên. Các MKT tập trung thu nhận
bức xạ Mặt Trời ở bề mặt và có thể cực tiểu hóa chuyển tải năng lƣợng đó đi
hƣớng lên (qua sự phản xạ và đối lƣu), đi xuống (qua sự truyền dẫn) hay đi
ngang (qua sự bình lƣu và truyền dẫn). Hiệu ứng này hầu hết bắt nguồn gần bề
mặt Trái Đất và sẽ lan truyền lên trên vào trong khí quyển.
Các tác động của ĐTH lên môi trƣờng nhiệt tạo ra hiệu ứng đảo nhiệt đô
thị (UHI). Hà Nội là một trong hai trung tâm đô thị có tỉ lệ đô thị hóa lớn nhất
cả nƣớc [10] đồng nghĩa với việc tăng diện tích bề mặt không thấm và giảm
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi9
diện tích cây xanh. Đây là nguyên nhân gây nên việc gia tăng hiện tƣợng đảo
nhiệt đô thị ở khu vực Hà Nội.
Nghiên cứu về nhiệt bề mặt và đảo nhiệt đô thị ở VN hiện vẫn còn hạn chế
và chỉ dựa vào dữ liệu ghi lại từ các trạm khí tƣợng trên mặt đất. Số liệu từ các
trạm khí tƣợng đƣợc đo hàng ngày và nhiều đợt, trong thời gian dài, nhƣng chỉ
phản ánh đƣợc nhiệt độ khu vực xung quanh các trạm đo, do đó không đảm bảo
chính xác cho toàn vùng.Trong khi đó, mặc dù độ phân giải thời gian thấp và ghi
chép lịch sử ngắn hơn, dữ liệu viễn thám có khả năng cung cấp các phƣơng tiện
để thu đƣợc các quan sát đồng nhất và thƣờng xuyên về phản xạ và phát xạ của
bức xạ từ mặt đất ở tỷ lệ từ vĩ mô đến vi mô với độ phân giải không gian từ thấp
đến cao. Ngoài ra, viễn thám nhiệt có khả năng thực hiện phân tích chi tiết sự
thay đổi nhiệt độ bề mặt cho một vùng mà không bị hạn chế bởi số điểm đo nhƣ
trạm khí tƣợng. Có thể kết hợp phân tích nhiệt từ ảnh viễn thám và số liệu quan
trắc thời tiết tại các trạm khí tƣợng để thiết lập mối liên kết giữa nhiệt độ bề mặt
và sự thay đổi hiện trạng bề mặt đất. Bên cạnh đó sự hình thành đảo nhiệt trên
các bề mặt đô thị (SUHI) cũng sẽ đƣợc phát hiện và có khả năng định lƣợng tốt
hơn [9].
Hiện nay, tƣ liệu viễn thám đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Tƣ liệu
viễn thám có ƣu điểm là giàu thông tin, chu kỳ thu nhận thông tin ngắn, xử lý
trên diện rộng. Công nghệ viễn thám là phƣơng pháp tiếp cận hiệu quả trong
việc quan trắc môi trƣờng, phân tích các mô hình phát triển đô thị và đánh giá
ảnh hƣởng của chúng đến khí hậu khu vực đô thị. Ứng dụng viễn thám hồng
ngoại nhiệt (viễn thám nhiệt) trong nghiên cứu ƣớc tính nhiệt bề mặt đô thị có
tính ƣu việt đặc biệt là mức độ chi tiết của kết quả đƣợc thể hiện trên toàn vùng,
chứ không chỉ là số đo tại điểm quan trắc trong phƣơng pháp đo đạc truyền
thống.
Từ những hiểu biết về hiện tƣợng đảo nhiệt đô thị và quá trình đô thị hóa
ở thủ đô Hà Nội, học viên đã đặt ra câu hỏi:
- Quá trình đô thị hóa diễn ra ở thủ đô Hà Nội ảnh hƣởng nhƣ thế nào
đến hiện tƣợng đảo nhiệt đô thị
- Lớp phủ bề mặt đất tác động nhƣ thế nào đến hiện tƣợng UHI
Đề tài nghiên cứu “Mối quan hệ giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị
hóa, nhiệt độ đô thị và lớp phủ thực vật của TP. Hà Nội” nhằm xác định mối10
quan hệ giữa lớp phủ thực vật và nhiệt độ, mối liên quan đến hiện tƣợng đảo
nhiệt đô thị trong điều kiện khí hậu biến đổi hiện nay .
Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc giảm nhẹ hiện tƣợng
đảo nhiệt đô thị bằng lớp phủ thực vật, góp phần vào các nỗ lực đƣợc thực
hiện để phát triển môi trƣờng sống đô thị và các thành phố thích ứng với biến
đổi khí hậu toàn cầu.
Trong nghiên cứu, học viên sử dụng bộ dữ liệu vệ tinh Landsat cùng
với các dữ liệu trạm thời tiết để hiểu đƣợc mối quan hệ giữa thảm thực vật,
nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí.
1. Mục tiêu của luận văn:
Nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị hóa, nhiệt
độ đô thị và lớp phủ thực vật của Hà Nội trong giai đoạn 1993- 2009 bằng công
nghệ viễn thám.
Để thực hiện mục tiêu trên, đề tài phải giải quyết những nhiệm vụ sau:
- Tổng quan về đô thị và hình thái không gian đô thị và về phƣơng pháp
viễn thám ứng dụng trong nghiên cứu đô thị
- Xử lý dữ liệu viễn thám
- Sử dụng phƣơng pháp phân tích không gian nghiên cứu hình thành phát
triển đô thị Hà Nội
- Tính nhiệt độ bề mặt
- Tìm mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và bề mặt phủ
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: là nhiệt độ bề mặt đối tƣợng trích xuất từ ảnh vệ
tinh có kênh nhiệt với độ phân giải trung bình từ 60m đến 120m nhằm làm rõ
ảnh hƣởng của quá trình đô thị hóa đến biến đổi nhiệt độ thông qua đảo nhiệt đô
thị. Phạm vi nghiên cứu và giới hạn:
Về không gian: Khu vực Hà Nội
Về thời gian: Giai đoạn 1993 đến 2009
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp phân tích ảnh viễn thám
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi11
- Phƣơng pháp phân tích thống kê: Đƣợc sử dụng để phân tích, xử lý các
số liệu thu đƣợc
- Phƣơng cứu bản đồ: Tích hợp các bản đồ với nhau trên nền Arcgis thao
tác trên bản đồ để phân tích, đánh giá kết quả.
4. Bố cục luận văn:
Luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận gồm 3 chƣơng.
Nội dung chính gồm:
Các phần và chƣơng của luận văn đƣợc bố cục theo thứ tự nhƣ sau:
Mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan
Chƣơng 2: Cơ sở dữ liệu và phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận
Tài liệu tham khảo12
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nhiệt độ bề mặt
1.1.1. Khái niệm nhiệt độ bề mặt và các bộ cảm viễn thám hồng ngoại nhiệt
Nhiệt độ bề mặt đất( LST) đƣợc coi là nhiệt độ của lớp nằm giữa bề mặt
đất và khí quyển [40]. Phần lớn bức xạ mặt trời đều đƣợc hấp thụ bởi bề mặt đất.
Sau đó, bề mặt Trái Đất lại bức xạ vào khí quyển và không gian. Sự cân bằng
của lƣợng bức xạ mặt trời bị hấp thụ phụ thuộc vào hai yếu tố: khả năng truyền
dẫn của không khí và sự hấp thụ của vật liệu bề mặt.
Nhiệt độ bề mặt đất duy trì bởi thành phần đến của bức xạ Mặt Trời, bức xạ
sóng dài, thành phần thoát đi của bức xạ hồng ngoại từ mặt đất, thông lƣợng
nhiệt hiện và nhiệt ẩn, thông lƣợng nhiệt đi vào mặt đất. Vì vậy, LST là yếu tố
chỉ thị tốt của cân bằng năng lƣợng ở bề mặt Trái Đất.
(Kiehl và Trenberth, 1997)
Sự cân bằng bức xạ này phụ thuộc vào các đặc trƣng truyền dẫn trong dải
hồng ngoại của hơi nƣớc, mây, các phần tử khác, ví dụ các khí nhà kính nhƣ
CO2… Nồng độ của các khí này đang tăng lên góp phần vào việc thay đổi khí
Hình 1. 1: Sự cân bằng năng lƣợng trong hệ thống khí hậu
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi13
hậu. Vì vậy, nhu cầu đo lƣờng liên tục LST ở quy mô toàn cầu và cấp vùng là
không thể thiếu đƣợc để đặc trƣng các thay đổi khí hậu.
Với những khu vực lớn và khu vực không thể đến đƣợc, việc đo lƣờng LST
chỉ có thể đƣợc trích xuất từ các bộ cảm biến trên vệ tinh cung cấp toàn cảnh bề
mặt Trái Đất. Viễn thám có thể đo lƣờng các đặc tính nhiệt của bề mặt lớp phủ
hay khí quyển nhƣ bức xạ điện từ phát ra, phản xạ, tán xạ hay truyền dẫn. Các
thiết bị thụ động nhƣ bức xạ kế, cảm nhận phát xạ từ đối tƣợng và trong các dải
bƣớc sóng thích hợp, có thể đƣợc dùng để suy diễn nhiệt độ từ các bức xạ đo
đƣợc [3]
Viễn thám thụ động đo lƣờng bức xạ phát ra từ bề mặt trái đất trên từng
pixel phụ thuộc vào trƣờng nhìn tức thời của bộ cảm biến (IFOV- instantaneous
field of view) đặt trên vệ tinh.
(TNT, 1998)
Hình 1. 2 : Đƣờng đi của năng lƣợng bức xạ, phát xạ đến bộ cảm trên vệ tinh
Vùng bƣớc sóng điện từ 3- 35μ m thƣờng đƣợc gọi là vùng hồng ngoại
trong viễn thám mặt đất. Dải quang phổ điện từ này cho phép thu nhận bức xạ
và ƣớc tính nhiệt độ bề mặt, đặc biệt trong cửa sổ khí quyển từ 8- 14μ m. Các
bộ cảm biến thu nhận ảnh có chứa kênh hồng ngoại nhiệt có thể kể đến nhƣ
AVHRR (trên vệ tinh NOAA), MVIRI (Meteosat), AATSR (ENVISAT),
MODIS (TERRA) với độ phân giải thấp từ 1km trở lên.14
Trong nghiên cứu đô thị thƣờng yêu cầu độ phân giải cao hơn, trong đó có
các ảnh vệ tinh thu nhận từ các bộ cảm biến nhƣ LANDSAT.
Hiện nay ảnh Landsat có nhiều thế hệ với số lƣợng kênh phổ và độ phân
giải khác nhau. Tuy nhiên, thế hệ ảnh Landsat TM đƣợc thu từ vệ tinh Landsat-4
và -5 và ảnh Landsat ETM+ đƣợc thu từ vệ tinh Landsat-7 đƣợc sử dụng phổ
biến nhất.
Vệ tinh Landsat đƣợc thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185km. Các giá trị
pixel đƣợc mã hóa 8 bit tức là cấp độ xám từ 0 ÷ 255. Vệ tinh Landsat đƣợc
trang bị bộ cảm MSS (Multispectral Scanner), TM (Thematic Mapper) và ETM+
(Enhanced Thematic Mapper Plus).
Bảng 1. 1: Đặc trƣng của sensor và độ phân giải không gian của ảnh Landsat 7 ETM+
- Kết quả ảnh nhiệt độ bề mặt từ xử lý ảnh số vệ tinh cho thấy nhiệt độ cao
nhất tập trung ở các khu công nghiệp với giá trị trung bình >20.73oC, cực đại đạt
đến 27.71oC, các khu dân cƣ có nhiệt độ mặt trung bình >21oC.
- Xu hƣớng giảm dần của nhiệt độ bề mặt đất thể hiện trên các kiểu đất
nông nghiệp và đất rừng, riêng với mặt nƣớc nhiệt độ bề mặt có giá trị khoảng
19.2oC-24.2oC. Đây là sự phụ thuộc vào quá trình biến đổi năng lƣợng thành
nhiệt hiện và nhiệt ẩn từ tác động của lớp phủ bề mặt.
4. Về mối tƣơng quan giữa biến đổi nhiệt độ đô thị và quá trình ĐTH,
nhiệt độ đô thị và lớp phủ thực vật tại TP. Hà Nội
Kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ rằng phát triển đô thị liên quan đến sự hiện
diện của các MKT và lớp phủ thực vật. NĐBM tăng cùng chiều với diện tích
MKT, và ngƣợc chiều với diện tích lớp phủ thực vật.
KIẾN NGHỊ
Do hạn chế về thời gian và phạm vi nghiên cứu của luận văn, quá trình đô
thị hóa chỉ đƣợc xem xét ở góc độ của các yếu tố tác động về mặt tự nhiên. Học
viên đề xuất xem xét đến các yếu tố tác động về mặt kinh tế - xã hội cho hƣớng
mở rộng nghiên cứu để phục vụ hiệu quả hơn cho công tác quản lý môi trƣờng
đô thị.
Mặc dù không tránh khỏi thiếu sót, rất mong luận văn sẽ đóng góp trong
việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS, nhằm nâng cao chất lƣợng đánh giá
cũng nhƣ giảm bớt phần công lao động của ngƣời thực hiện do phải xử lý khối
lƣợng dữ liệu quá lớn và không đồng nhất trong công tác đánh giá biến động
theo thời gian.
Từ kết quả luận văn cho thấy cây xanh và lớp phủ thực vật đóng vai trò
quan trọng trong việc giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị. Nhƣ vậy, cần tăng
cƣờng cây xanh và thảm thực vật bằng cách phủ xanh các tòa nhà, đƣờng phố
nhằm góp phần giảm nhiệt độ bề mặt đô thị.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi63
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Trần Cầu và nnk (2002), “Ứng dụng công nghệ hệ thống thông
tin địa lý (GIS) để thành lập và sử dụng bản đồ chuyên đề trong nghiên cứu địa
lý và môi trƣờng”, Đề tài 74 05 02. Danh mục và tóm tắt Nội dung và kết quả
của các đề tài nghiên cứu cơ bản, chuyên ngành các khoa học Trái Đất, NXB
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Phạm Văn Cự (1996), Xây dựng bản đồ địa mạo một vùng đồng bằng
trên cơ sở phối hợp hệ xử lí ảnh số và hệ thông tin địa lí, Luận án Phó Tiến sĩ
khoa học Địa lí – Địa chất, Viện Địa chất, TT KHTN và CNQG, Hà Nội.
3. Lê Đình Quang (2005), Sự hình thành “đảo nhiệt” ở nội thành thành phố
Hà Nội, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, tháng 2/2005
4. Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Đình Hoè, Trần Văn Thụy, Uông Đình
Khanh và lại Vĩnh Cẩm, (1997), Viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên và môi
trường, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
5. Lê Văn Trung, Nguyễn Thanh Minh (2007), Trích lọc giá trị nhiệt bề
mặt (LST) từ ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+, Đặc san "Viễn thám và Địa tin học"
của Trung tâm Viễn thám – Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, số 3 (10/2007)
6. Trần Thị Vân (2006), Ứng dụng viễn thám nhiệt khảo sát đặc trƣng nhiệt
độ bề mặt đô thị với sự phân bố các kiểu thảm phủ ở TPHCM. Tạp chí Phát
triển Khoa học và Công nghệ, đặc san Môi trường và Tài nguyên, NXB Đại học
Quốc gia TPHCM, ISSN 1859-0128, tập 9, tr. 70-74
7. Trần Thị Vân (2008), Đô thị hóa và chất lƣợng môi trƣờng đô thị từ Viễn
thám các Mặt Không thấm: Trƣờng hợp Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Phát
triển Khoa học và Công nghệ, chuyên san Khoa học Trái Đất và Môi trường,
NXB Đại học Quốc gia TPHCM, tập 11, số 4, tr. 66-78
8. Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, (2009), Nghiên cứu xác
định nhiệt độ bề mặt đô thị bằng phƣơng pháp viễn thám nhiệt, Tạp chí Phát64
triển Khoa học và Công nghệ, chuyên san Kỹ thuật – Công nghệ, NXB Đại học
Quốc gia TPHCM, tập 12, số 4, tr. 107-120
9. Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, (2009), Phƣơng pháp
viễn thám nhiệt trong nghiên cứu phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị, Tạp chí Các
khoa học về Trái Đất, NXB Viện KH&CN Việt Nam, tập 31, số 2, tr. 168-177
10. Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn
đến năm 2050, Viện quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia, 2010.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: