zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 bƣớc sóng hồng ngoại giữa. 1.3. Phương pháp xác định nhiệt độ bề mặt dựa trên kênh nhiệt Nghiên cứu sử dụng kênh hồng ngoại nhiệt của ảnh Landsat (kênh 6.1 và 6.2 đối với ảnh Landsat 7) và (kênh 10,11 của ảnh Landsat 8) để tính toán nhiệt độ bề mặt thành phố Hà Nội. Các bƣớc thực hiện nhƣ sau: (1) Chuyển đổi các giá trị pixcel từ dạng số DN sang dạng bức xạ: Landsat 7: Radiance = Lλ = (LMax - LMin)/(QCalmax – QCalmin)*( QCalTB – QCalmin) + LMin Landsat8: Radiance = Lλ = ML* QCal + AL Trong đó: LMax, LMin là giá trị bức xạ phổ đƣợc tính tƣơng ứng với từng trạng thái Low gain và High gain. QCal là giá trị số của kênh nhiệt (DN). AL là giá trị bức xạ phổ của ảnh. (2) Tính giá trị nhiệt độ bề mặt: T = K2/ln(K1/Lλ + 1) Trong đó: T là nhiệt độ hiệu quả tại vệ tinh (Đơn vị: Kelvin) K1, K2 là hằng số hiệu chỉnh 1 và 2 (Đơn vị: W/m2.Ster.µm) Lλ là giá trị bức xạ phổ (Đơn vị: W/m2.Ster.µm) 250
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 (3) Chuyển giá trị nhiệt độ bề mặt từ đơn vị Kelvin về đơn vị Celcius (0C) T (0C) = T (Kelvin) – 273.15 1.4. Phương pháp phân tích hồi quy xác định tương quan giữa lớp phủ và nhiệt độ bề mặt Đề tài sử dụng phƣơng pháp phân tích hồi quy tuyến tính đơn để xác định mối quan hệ giữa lớp phủ - sử dụng đất và nhiệt độ bề mặt đô thị dựa trên chỉ số NDVI, NDBI. Các chỉ số NDVI và NDBI là biến độc lập còn nhiệt độ bề mặt đất là biến phụ thuộc vào sự thay đổi của các chỉ số trên với phƣơng trình tổng quát của tƣơng quan hồi quy tuyến tính đơn là: yx = α + βx Trong đó: yx là giá trị của biến phụ thuộc đƣợc tính từ mô hình hồi quy (nhiệt độ bề mặt). β là hệ số góc (độ dốc) của đƣờng thẳng hồi quy phản ánh sự thay đổi của yx khi x tăng một đơn vị. α là hệ số tự do phản ánh yx phụ thuộc vào x nhƣ thế nào. x là biến độc lập (chỉ số NDVI, NDBI). R2 là hệ số xác định sự phụ thuộc của biến y vào sự thay đổi của biến x và R2 nằm trong khoảng [0;1]. R2 càng lớn thì sự phụ thuộc của biến y vào biến x càng lớn. 2. Kết quả và thảo luận 2.1. Đặc điểm lớp phủ - sử dụng đất và biến động sử dụng đất thành phố Hà Nội giai đoạn 2003 - 2014 Sau khi phân loại lớp phủ - sử dụng đất cho các thời điểm, nhóm tác giả tiến hành đánh giá độ chính xác sau phân loại. Kết quả đƣợc tính toán từ hơn 500 mẫu so sánh (trung bình 60 - 70 mẫu cho mỗi loại lớp phủ - sử dụng đất). Các điểm mẫu đƣợc đánh giá chính xác trƣớc khi thành lập bản đồ bản đồ lớp phủ - sử dụng đất. Bảng 2.1. Kết quả đánh giá độ chính xác sau khi phân loại lớp phủ - sử dụng đất Mùa đông 2003 Mùa đông 2014 Kiểu lớp phủ - Mùa hè 2003 Mã (13/01/2003) (19/01/2014) sử dụng đất User’s Producer’s User’s Producer’s User’s Producer’s 1 Cát 78,05 80,03 84,38 67,50 77.55 85,02 2 Rừng 85,42 81,97 85,42 82,01 88.89 80,00 3 Mặt nƣớc 92,01 91,96 95,83 92,21 86.79 92,12 4 Đô thị 90,70 78,00 89,47 84,76 96.08 81,67 5 KCN, TM 78,57 66,67 78,57 73,33 79.62 71,67 6 NN canh tác 73,44 78,33 67,19 86,00 82.35 84,00 7 NN để trống 67,82 80,03 68,29 70,12 64.16 82,00 8 Đất trống 60,38 64,13 70,11 70,11 72.97 67,53 9 Mây 83,33 100 Độ chính xác chung 77,5 80,0 80,5 Chỉ số Kappa 0,7424 0,7946 0,7768 Kết quả phân loại cho thấy đất nông nghiệp chiếm diện tích lớn nhất và phân bố rộng khắp trên toàn thành phố. Rừng chiếm diện tích nhỏ, phân bố chủ yếu ở phía Tây và Tây 251
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 Nam ở các huyện Ba Vì, Chƣơng Mỷ, Mỷ Đức và một phần ở phía Tây Bắc thuộc huyện Sóc Sơn. Đô thị phân bố tập trung ở trung tâm và phía Tây thành phố, một phần nhỏ diện tích phân bố rải rác ở các huyện. Mặt nƣớc phân bố rải rác ở các sông, hồ tự nhiên và khu vực trũng ở phía Nam thành phố (các huyện Ứng Hòa, Phú Xuyên, Mỷ Đức). So sánh giữa các thời điểm cho thấy, trong cùng một năm có sự biến động mạnh mẽ đối với các loại lớp phủ - sử dụng đất là nông nghiệp, mặt nƣớc chủ yếu do sự thay đổi trong các hoạt động sản xuất nông nghiệp của ngƣời dân trong khi các loại khác nhƣ rừng, đô thị hầu nhƣ không có sự biến động đáng kể. Bảng 2.2. Diện tích các loại lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội Đơn vị: ha Mùa đông 2003 Mùa đông 2014 Lớp phủ - sử Mùa hè 2003 (13/01/2003) (19/01/2014) dụng đất Diện tích Tỉ lệ DT Diện tích Tỉ lệ DT Diện tích Tỉ lệ DT Đất cát 2429,90 0,73 2774,98 0,83 1121,90 0,34 Rừng 26619,74 8,01 30990,06 9,32 28699,17 8,63 Mặt nƣớc 77577,59 23,34 31590,60 9,50 68129,45 20,49 Đô thị 27147,08 8,17 27684,15 8,33 46140,86 13,88 KCN, TM 7640,90 2,30 7744,06 2,33 20115,88 6,05 NN canh tác 106190,52 31,94 162419,29 48,86 100107,44 30,11 NN để trống 63633,00 19,14 32980,28 9,92 47053,11 14,15 Đất trống 21192,88 6,38 36249,83 10,90 21071,20 6,34 (Nguồn: tính toán thống kê từ bản đồ) Hình 2.1. Bản đồ lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội Trong giai đoạn 2003 - 2014, cơ cấu sử dụng đất của thành phố có nhiều thay đổi với sự chuyển đổi khá nhanh chóng về diện tích cũng nhƣ quy mô, đặc biệt là đất đô thị. Năm 2003, diện tích đô thị của thành phố Hà Nội là 34787,98 ha (chỉ chiếm 10,6% diện tích) thì đến năm 2014 diện tích tăng gấp gần 2 lần sau 11 năm lên 66256,74 ha (chiếm đến 20% diện tích toàn thành phố). Không gian đô thị Hà Nội đƣợc phát triển mở rộng theo hƣớng từ trung tâm thành phố Hà Nội về phía Đông Bắc, Tây và Tây Nam. 252
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 2.2. Đặc điểm nhiệt độ bề mặt thành phố Hà Nội Theo kết quả tính toán nhiệt độ trung bình thành phố vào mùa đông năm 2003 là 18.30C, mùa đông 2014 là 18.70C và mùa hè 2003 là 28.30C. Vào mùa đông, nền nhiệt cao nhất là khu công nghiệp, khu đô thị trên 19.30C chủ yếu ở khu vực nội thành nhƣ quận Đống Đa, Hoàn Kiếm…, khu vực phía Bắc, Đông Bắc, Tây Nam do các bề mặt không thấm hấp thụ mạnh năng lƣợng Mặt trời cộng lƣợng nhiệt lớn phát ra từ sản xuất và sinh hoạt ở khu dân cƣ. Khu vực đất cát ven sông, đất trống cũng có nền nhiệt cao tƣơng tự do ít có thực vật che phủ. Trong khi các khu vực có nền nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ trung bình là khu vực mặt nƣớc và khu vực có rừng dƣới 16.70C. Sự phân bố nhiệt độ mùa hè tƣơng tự nhƣ vào mùa đông, song nền nhiệt độ ở mức cao hơn với sự chênh lệch khá lớn. Có thể thấy khu vực có nền nhiệt độ cao hơn trung bình đã đƣợc mở rộng về phía Đông, Đông Bắc, Tây và Tây Nam thành phố và có xu hƣớng trùng với sự biến động không gian đô thị của Hà Nội. Sự chuyển đổi mục đích sử dụng đất để mở rộng, phát triển đô thị làm hiện tƣợng đảo nhiệt đô thị đang diễn ra ngày càng mạnh ở thành phố Hà Nội. Mùa đông 2003 Mùa đông 2014 Mùa hè 2003 Hình 2.2. Nhiệt độ bề mặt thành phố Hà Nội tại các thời điểm nghiên cứu 2.3. Đặc điểm nhiệt độ bề mặt theo các loại lớp phủ - sử dụng đất thành phố Hà Nội Bảng 2.3. Nhiệt độ bề mặt của các lớp phủ - sử dụng đất khác nhau của thành phố Hà Nội trên ảnh vệ tinh tại 3 thời điểm Nhiệt độ bề mặt (0C) Kiểu lớp phủ - Mùa đông 2003 Mùa đông 2014 Mùa hè 2003 sử dụng đất (13/01/2003) (19/01/2014) Min Max Mean Min Max Mean Min Max Mean Rừng 10,1 22,5 17,4 7,8 25,5 17,6 23,1 35,2 27,9 Mặt nƣớc 13,3 23,4 17,6 11,6 27,3 17,7 23,4 33,0 27,4 Đô thị 13,3 32,7 19,4 12,3 25,6 19,5 24,9 42,2 30,3 KCN, thƣơng mại 5,0 30,0 19,2 15,6 26,9 19,3 23,1 40,2 29,9 NN canh tác 14,6 22,5 18,4 12,3 25,6 18,8 24,3 36,0 28,0 NN để trống 12,7 27,2 18,8 15,6 26,9 19,3 24,3 36,5 29,3 Đất trống 13,3 31,9 19,0 14,3 25,6 19,2 26,0 38,5 29,6 (Nguồn: Tính toán thống kê từ bản đồ) 253
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 Dựa vào bảng số liệu ta thấy, khu vực đô thị là loại hình sử dụng đất có nhiệt độ cao nhất với nhiệt độ mùa đông là trên 190C và mùa hè là trên 300C. Đây là khu vực có mật độ xây dựng cao làm tăng khả năng hấp thụ năng lƣợng Mặt trời, chuyển thành nhiệt hiện và chảy tràn của nƣớc [5] thêm vào đó còn có nhiệt thải ra từ hoạt động sản xuất và sinh hoạt của dân cƣ. Rừng và mặt nƣớc, đất nông nghiệp ngập nƣớc là kiểu lớp phủ - sử dụng đất có nhiệt độ bề mặt trung bình thấp nhất với nhiệt độ trong khoảng 17 – 180C vào mùa đông và khoảng 27 – 280C vào mùa hè. Đất nông nghiệp đang canh tác có nền nhiệt độ bề mặt trung bình thấp hơn đất nông nghiệp để trống và đất trống từ 0,4 – 0,80C vào mùa đông và từ 1 – 20C vào mùa hè. Điều này cho thấy sự khác nhau về nhiệt độ bề mặt giữa các loại lớp phủ - sử dụng đất đƣợc minh chứng vào mùa hè rõ ràng hơn khi sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp phủ - sử dụng đất cao hơn so với mùa đông. Để thuận tiện cho việc so sánh sự thay đổi nhiệt độ bề mặt theo sự thay đổi lớp phủ - sử dụng đất, nhóm tác giả đã tiến hành chuyển đổi nhiệt độ trung bình bề mặt thành phố sang thang phân hóa nhiệt độ [-3; +3]. Theo thang [-3; +3] các giá trị âm là giá thấp hơn nhiệt độ trung bình bề mặt tƣơng ứng là 1, 2 và 30C và các giá trị dƣơng là giá trị cao hơn nhiệt độ trung bình bề mặt tƣơng ứng là 1, 2 và 30C. Nhƣ vậy ta có thể dễ dàng so sánh biến động không gian nhiệt theo thời gian với sự phân bố không gian đô thị. Mùa đông 2003 Mùa đông 2014 Biến động đô thị 2003 - 2014 Hình 2.3. Bản đồ phân hóa nhiệt độ trung bình bề mặt và bản đồ biến động không gian đô thị thành phố Hà Nội 2003 - 2014 Trực quan từ bản đồ có thể thấy, thang +2,+3 năm 2014 đƣợc mở rộng rất nhiều so với 2003 chủ yếu về phía Bắc, Đông Bắc, Tây và Tây Nam và giống với xu hƣớng phát triển đô thị của thành phố. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khu vực năm 2014 rõ rệt hơn năm 2003. Năm 2003, khu vực có nền nhiệt +1 có diện tích lớn, phân bố rộng khắp địa bàn thành phố thì đến năm 2014 chỉ còn khiêm tốn. Trong khi khu vực có nền nhiệt -3 năm 2003 có diện tích nhỏ chủ yếu ở vùng đồi núi thì đến năm 2014 đã rõ rệt hơn. Sự mở rộng thang nhiệt độ cao hơn nhiệt độ trung bình cũng nhƣ sự gia tăng chênh lệch nhiệt độ đã thể hiện sự biến đổi nhiệt độ trung bình bề mặt của thành phố theo thời gian có sự phù hợp với sự mở rộng và phát triển của đô thị, khu công nghiệp. 254
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 2.4. Mối quan hệ giữa lớp phủ - sử dụng đất và nhiệt độ bề mặt Kết quả nghiên cứu cho thấy vào mùa hè chỉ số NDVI và nhiệt độ bề mặt có mối quan hệ tuyến tính nghịch, tức là nơi có chỉ số thực vật cao thì nhiệt độ bề mặt đô thị thấp và ngƣợc lại. Trong khi đó, mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và chỉ số xây dựng NDBI luôn là tƣơng quan tuyến tính thuận, khu vực có mật độ các công trình xây dựng cao hơn nhiệt độ bề mặt sẽ cao hơn các khu vực có ít hoặc không có các công trình xây dựng [6]. 2.4.1. Tương quan giữa nhiệt độ bề mặt và sự thay đổi lớp phủ - sử dụng đất dựa trên chỉ số NDVI Mối quan hệ giữa nhiệt độ với các loại lớp phủ - sử dụng đất dựa trên chỉ số NDVI: Chỉ số NDVI và nhiệt độ bề mặt đất vào mùa đông là tƣơng quan thuận thể hiện ở hệ số góc dƣơng, tức là các khu vực có chỉ số NDVI cao là khu vực có khả năng giữ nhiệt và làm khu vực đó ấm hơn. Tuy nhiên mối quan hệ này không chặt chẽ khi hệ số xác định phụ thuộc tƣơng đối thấp. Trong khi đó vào mùa hè lại có mối tƣơng quan nghịch nhƣng chặt chẽ hơn thể hiện ở hệ số R2 vào mùa hè 2003 đạt 0.4604 (46% cao gấp hơn 10 lần so với thời kì mùa đông). Hình 2.4. Biểu đồ tương quan nhiệt độ bề mặt và chỉ số NDVI thành phố Hà Nội Mối quan hệ giữa nhiệt độ với từng loại lớp phủ - sử dụng đất dựa trên chỉ số NDVI: Bảng 2.4. Kết quả xử lí tương quan hồi quy giữa nhiệt độ bề mặt và chỉ số NDVI theo từng loại lớp phủ - sử dụng đất của thành phố Hà Nội năm 2003 Mùa đông (13/01/2003) Mùa hè 2003 Lớp phủ - sử dụng đất 2 β R β R2 Rừng + 2,3556 0,0214 - 2,6590 0,0973 Mặt nƣớc + 2,3977 0,0855 + 4,9756 0,3948 Đô thị - 5,5798 0,2201 - 8,7901 0,4546 KCN, thƣơng mại - 3,1527 0,0314 - 6,9269 0,2411 NN canh tác + 0,5851 0,0480 - 1,6783 0,0351 NN để trống + 1,0890 0,0080 - 4,2829 0,1776 Đất trống - 0,5984 0,0018 - 3,6670 0,1234 (Nguồn: Thống kê từ biểu đồ) 255
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 2.4.2. Tương quan giữa nhiệt độ bề mặt và sự thay đổi lớp phủ - sử dụng đất dựa trên chỉ số NDBI Mối quan hệ giữa nhiệt độ với các loại lớp phủ - sử dụng đất dựa trên chỉ số NDBI: Nếu nhƣ mối tƣơng quan giữa chỉ số NDVI và nhiệt độ bề mặt đất có sự khác nhau giữa các mùa thì đối với chỉ số NDBI thì mối tƣơng quan với nhiệt độ bề mặt đất luôn là tƣơng quan tuyến tính dƣơng với độ dốc khá lớn. Khu vực có chỉ số NDBI càng cao thì nhiệt độ bề mặt đô thị càng cao và ngƣợc lại. Theo phân tích, hệ số xác định R2 đạt 39% (tháng 1/2003), 48% (tháng 1/2014) và 63.9% (mùa hè 2003), có nghĩa là sự thay đổi nhiệt độ bề mặt đất có thể do 39 – 64% sự thay đổi của chỉ số NDBI. Hình 2.5. Biểu đồ tương quan nhiệt độ bề mặt và chỉ số NDBI thành phố Hà Nội Mối quan hệ giữa nhiệt độ với từng loại lớp phủ - sử dụng đất dựa trên chỉ số NDVI: Bảng 2.5. Kết quả xử lí tương quan hồi quy giữa nhiệt độ bề mặt và chỉ số NDBI theo từng loại lớp phủ - sử dụng đất của thành phố Hà Nội năm 2003 Mùa đông (13/01/2003) Mùa hè 2003 Lớp phủ - sử dụng đất 2 β R β R2 Rừng + 6,9564 0,2121 + 6,6165 0,3965 Mặt nƣớc + 0,8109 0,0119 + 4,0593 0,3948 Đô thị + 3,9502 0,3845 + 6,9802 0,5646 KCN, thƣơng mại + 4,0165 0,3293 + 6,7616 0,4969 NN canh tác + 2,0739 0,0978 + 5,0110 0,3050 NN để trống + 3,0936 0,2442 + 4,8963 0,2887 Đất trống + 4,8490 0,3267 + 5,045 0,3483 (Nguồn: Thống kê từ biểu đồ) III. KẾT LUẬN Lớp phủ - sử dụng đất của thành phố Hà Nội có sự biến động mạnh mẽ, trong thời gian nghiên cứu 2003 – 2014, diện tích đô thị ở thành phố Hà Nội tăng gần 2 lần và chủ yếu đƣợc chuyển đổi từ đất nông nghiệp và rừng. Nhiệt độ bề mặt đô thị có sự khác nhau giữa các loại lớp phủ - sử dụng đất ở thành phố Hà Nội, đặc biệt vào mùa hè và có xu hƣớng tăng lên rõ rệt. Nhiệt độ cao tập trung ở khu vực đô thị cao hơn từ 2 -30C so với khu vực mặt nƣớc và lớp phủ rừng. 256
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 Lớp phủ - sử dụng đất với nhiệt độ bề mặt có mối quan hệ chặt chẽ dựa trên các chỉ số đặc trƣng. Chỉ số NDVI có tƣơng quan thuận với nhiệt độ bề mặt đất vào mùa đông tuy nhiên lại có tƣơng quan tuyến tích nghịch vào mùa hè. Mối quan hệ giữa NDBI và nhiệt độ bề mặt đất luôn là mối tƣơng quan thuận và ít bị thay đổi theo mùa giống nhƣ NDVI và đặc biệt thể hiện rõ ở đô thị, khu công nghiệp, thƣơng mại và lớp phủ rừng, mặt nƣớc. Mối tƣơng quan này cho ta thấy vai trò của thảm thực vật đối với sự cân bằng nhiệt độ ở đô thị cũng nhƣ tác động của các công trình xây dựng đến sự gia tăng của nhiệt độ bề mặt cũng nhƣ hiện tƣợng đảo nhiệt đô thị. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thị Ân, Nguyễn Thị Diệu, Trƣơng Phƣớc Minh, Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt đất thành phố Đà Nẵng từ dữ liệu vệ tinh Landsat 7 ETM+, Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc, 2011. [2] Nguyễn Ngọc Thạch, Cơ sở viễn thám, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2005. [3] Lê Văn Trung, Nguyễn Thanh Minh, 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, 2007. [4] Valor, E. and Caselles, V., Mapping land surface emissivity from NDVI: application to European, African, and South American areas, Remote Sensing of Environment, 57, 167-184, 1996. [5] Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung, Nghiên cứu thay đổi nhiệt độ bề mặt đô thị dưới tác động của quá trình đô thị hóa ở thành phố Hồ Chí Minh bằng phương pháp viến thám, Tạp chí Khoa học về Trái đất, 33, 347-359, 2010. [6] Andrew Farina, Master in Geographical Information Science “Exploring the relationship between land surface temperature and vegetation abundance for urban heat island mitigation in Seville, Spain”, 9-10, 19-37, 2012. [7] Maria Bobrinskaya, Master‟s of Science Thesis in Geoinformatics “Remote Sensing for Analysis of Relationships between Land Cover and Land Surface Temperature in Ten Megacities”, 12-19, 2008. 257

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.