HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

14

NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐẤT THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
TỪ DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH LANDSAT 7 ETM+
(RESEARCHING THE LAND SURFACE TEMPERATURE IN DANANG CITY FROM
THE SATELLITE IMAGE OF LANDSAT 7 ETM+)

Trần Thị Ân
(1)
, Nguyễn Thị Diệu
(1)
, Trương Phước Minh
(2)
(1) Khoa Địa Lí - Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng
459 Tôn Đức Thắng, TP Đà Nẵng
Email: [email protected]

[email protected]

(2) Trưởng Phòng Khoa học - Sau Đại học và Hợp tác quốc tế
Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng
Email: [email protected]

Abstract: Observation the land surface temperature in a province becomes more difficult
because we can not build a system of weather stations with the high density and continuous
operation. Remote sensing data with the characteristics of multiphase, short time to process and
cover the wide region enable the user to observe particularly and continuously the situation and
the change of temperature for a certain area. Danang is one of the cities which are developing
rapidly in industrialization and urbanization. This is one of the causes of the change in its land

dữ liệu quan trọng và hiệu quả cho việc tính toán nhiệt độ bề mặt. Với những lí do trên chúng tôi
chọn đề tài: “Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt đất thành phố Đà Nẵng từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 7
ETM+” với mục tiêu đánh giá khả năng thành lập bản đồ nhiệt độ bề mặt đất thành phố Đà Nẵng
nhằm phục vụ công tác quản lí môi trường và giám sát tài nguyên thiên nhiên.
2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Giới thiệu vệ tinh Landsat
Vệ tinh Landsat là vệ tinh viễn thám tài nguyên đầu tiên được phóng lên quỹ đạo năm
1972, cho đến nay đã có 7 thế hệ vệ tinh Landsat đã được phóng lên quỹ đạo và dữ liệu đã
được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Vệ tinh Landsat được thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185km. Các giá trị pixel được mã
hóa 8 bit tức là cấp độ xám từ 2550
÷
. Vệ tinh Landsat được trang bị bộ cảm MSS
(Multispectral Scanner), TM (Thematic Mapper) và ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus).
Bảng 1: Đặc trưng của sensor và độ phân giải không gian của ảnh Landsat 7 ETM+ Nguồn: http://landsat.org.vn

Ảnh vệ tinh Landsat được sử dụng khá hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau: thành
lập bản đồ chuyên đề, phân tích biến động (hiện trạng sử dụng đất, lớp phủ, biến động đường

75.155.1 ÷
5.124.10 ÷
35.209.2 ÷
90.052.0 ÷
Xanh lơ
Lục
Đỏ
Hồng ngoại gần
Hồng ngoại TB
Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại TB
Lục đến hồng ngoại gần
30m
30m
30m
30m
30m
60m
30m
15m
HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

16
Tính giá trị nhiệt bề mặt LST (Kelvin)

3.2

12.65

(Thông tin về Low gain và High gain được lấy từ file p124r049_7t20010323.MET trên website:
ftp://ftp.glcf.umiacs.umd.edu/glcf/Landsat/WRS2/
)

2.2.2. Tính giá trị nhiệt độ bề mặt (LST):
Sau khi chuyển sang giá trị bức xạ L
λ
,

cần phải áp dụng thuật toán để tính giá trị nhiệt
bề mặt tương ứng (giá trị nhiệt bề mặt lúc này được tính theo đơn vị Kelvin). Có nhiều thuật
toán có thể sử dụng để tính giá trị nhiệt bề mặt như thuật toán kênh tham chiếu (Reference
channel method, REF), thuật toán phân loại độ phát xạ (Classification-based emissivity
method)… Ở đây, tác giả chọn thuật toán chuẩn hóa giá trị phát xạ (Emissivity Normalization
Method, NOR). Thuật toán NOR đơn giản và cho kết quả chính xác hơn các thuật toán khác.
Thuật toán này dựa trên phương trình chuyển đổi giá trị bức xạ sang giá trị nhiệt độ của
Planck (Công thức Planck):
T = K
2
/ ln(K
1
/L
λ
+ 1)
Trong đó:
- T: Nhiệt độ hiệu quả tại vệ tinh (Đơn vị: Kelvin)


Thực hiện chuyển giá trị nhiệt bề mặt từ đơn vị Kelvin về đơn vị Celcius (
o
C) theo công
thức:
T (
o
C) = T (Kelvin) - 273.16
• Sau khi chuyển:

Hình 2: Giá trị nhiệt độ tính theo
o
C
HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

18
• Chuyển giá trị nhiệt độ về dạng số nguyên:
Hình 3: Giá trị nhiệt độ ở dạng số nguyên

2.3. Kết quả và thảo luận
2.3.1. Thông tin về dữ liệu ảnh phục vụ quá trình nghiên cứu:
Trong đề tài này, khu vực khảo sát là phần diện tích thành phố Đà Nẵng ứng với dữ
liệu ảnh Landsat 7 ETM+ khu vực Trung Trung Bộ được ghi nhận vào ngày 23/03/2001 với
hệ tọa độ là WGS84_zone 49. Hình 4: Kết quả tổ hợp màu các Band 7,5,1 của ảnh Landsat thành phố Đà Nẵng

- Nhiệt độ bề mặt cao nhất ở thành phố Đà Nẵng tập trung ở khu vực nội thành thuộc
các quận Hải Châu, Thanh Khê, nơi tập trung đông đúc các khu đô thị, nhà ở, và một phần ở
Quận Liên Chiểu nơi tập trung các khu công nghiệp.
- Các khu công nghiệp thể hiện bởi màu đỏ có nhiệt độ cao nhất (từ 36 – 42
o
C) do năng
lượng nhiệt từ hoạt động sản xuất (các chất thải hóa học, khói…) và vật liệu mái nhà bằng tôn
cũng là nguồn phản xạ nhiệt tốt.
- Trong khu vực đô thị sự tập trung các tòa nhà cao tầng và hệ thống đường nhựa là
những yếu tố dẫn đến sự phản xạ nhiệt xảy ra nhiều và mạnh hơn. Đây là nguyên nhân làm cho
nhiệt độ bề mặt ở khu vực đô thị tăng cao so với các khu vực xung quanh.
- Ngoài ra, các khu vực đất trống, đặc biệt là các bãi cát ven biển Đà Nẵng nơi có rất ít
thực vật che phủ, cũng là những nơi có nhiệt độ cao.
- Màu vàng là khoảng nhiệt độ 25
o
C - 28
o
C thể hiện các vùng có thực vật phong phú
(lúa, hoa màu, rừng). Đây là kết quả của việc làm phân tán năng lượng mặt trời do sự hấp thụ
nhiệt của thực vật và qua quá trình bốc thoát hơi nước từ lá cây.
- Các khu vực mặt nước lạnh hơn với nhiệt độ giữa 25
o
C– 28
o
C được thể hiện bằng màu
xanh lá cây. Đây là do tác dụng điều hòa nhiệt độ của nước.
Các giải pháp được đưa ra nhằm hạn chế sự gia tăng nhiệt độ ở đô thị có thể là:
- Gia tăng hệ thống mặt nước và cây xanh nhằm tạo các lá phổi giữa lòng đô thị.
- Sử dụng đúng loại vật liệu xây dựng, trong đó ưu tiên dùng các chất liệu sáng màu
cho mặt đường, vỉa hè và các mái kiến trúc.

of Remote Sensing, Ha Noi, November 7-11, 2005.