ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC 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

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
HÀ NỘI – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Tuy đã cố gắng nhƣng do thời gian và điều kiện có hạn nên không tránh khỏi
những thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy cô và các bạn.

Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2013
Học viên

Nguyễn Thị Bích Ngọc
4

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

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

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 59

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
9

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

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
11

- 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 khảo
12