Nghiên cứu ứng dụng modelbuilder trong arcgis để tạo quy trình tính toán nhiệt độ bề mặt từ ảnh viễn thám

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
ĐỀ TÀI:

“Nghiên cứu ứng dụng ModelBuilder trong ArcGis để tạo quy trình
tính tốn nhiệt độ bề mặt từ ảnh viễn thám”.

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

Nhóm sinh viên:

Đồn Ngọc Sơn
Nguyễn Thị Thúy Hằng
Ngô Quốc Việt
Thái Dương Anh
Giảng viên hướng dẫn: GV.Ths Phạm Thị Thanh Hòa


NỘI DUNG TRÌNH BÀY

01
ĐẶT VẤN
ĐỀ

02
ARCGIS &
MODEL
BUILDER

03

04

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
XÁC ĐỊNH

•

Đối tượng

• Khái niệm

•

Nhiệt độ bề mặt

•

Dữ liệu khu vực nghiên cứu

•

Mục tiêu

• Thành phần

•

Viễn thám

•

Quy trình thực hiện

•

Phương pháp

• Chức năng

•

•

Thực hiện các bước

•

Ý nghĩa

Phương pháp xác định
nhiệt độ bề mặt

• Ứng dụng


•

Thực
hiện

trên

MODEL
BUILDER


ĐẶT VẤN ĐỀ
NĨNG LÊN TỒN CẦU
MƠI TRƯỜNG
SỐNG CỦA CON
NGƯỜI, SINH
ĐỜI SỐNG

VẬT

SINH HOẠT,

CẤP NƯỚC,

SẢN XUẤT

THỰC PHẨM, Y
TẾ

BỆNH TRUYỀN
NHIỄM, CHỦNG
VIRUS, VI
KHUẨN MỚI

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

VẤN ĐỀ CUNG


• Sự phát triển của công nghệ viễn thám và ảnh
vệ tinh
Nghiên cứu
ứng dụng ModelBuilder trong ArcGis để tạo quy trình tính tốn nhiệt độ bề mặt từ ảnh
• Trích xuất các dữ liệu trên ảnh vệ tinh nhanh
chóng và chính xác khiến viễn thám ngày càng
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
• Bản đồ nhiệt là tư liệu quan trọng để đưa ra
dự đoán về thiên tai, làm cơ sở cho quy hoạch
sử dụng đất, quản lý tài ngun thiên nhiên
• Để xử lí lý dự liệu trong ảnh viễn thám nhanh
chóng và chính xác, cung cấp một giao diện
giúp người sử dụng thao tác trực tiếp với các
cơng cụ

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

4


•

MỤC
TThIàÊnhUlập quy trình tính tốn xác định nhiệt độ bề mặt mặt đất từ dữ
liệu ảnh viễn thám bằng Model Builder

ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• Nhiệt độ bề mặt mặt đất
• Khu vực tỉnh Phú Thọ

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• Đưa ra cơ sở khoa học của nghiên cứu
• Thực nghiệm xác định nhiệt độ bề mặt mặt đất từ ảnh vệ tính

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• Phương pháp thu thập và phân tích tài liệu
• Phương pháp viễn thám và GIS

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
• Giám sát sự thay đổi nhiệt độ bề mặt có liên quan đến hoạt động của con người
• Dự báo thiên tai, cung cấp thơng tin cần thiết để theo dõi quá trình biến đổi khí hậu
© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

5


PHẦN 2

ARCGIS
VÀ MODEL BUILDER

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.


1.1.

Giới thiệu về Gis

GIS là một hệ thống thông tin có khả năng xây dựng, cập nhật, lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích và xuất ra các
dữ liệu có liên quan tới vị trí địa lý.
Nhập dữ liệu

Phần cứng

Xử lý dữ liệu sơ bộ

Phần mềm
Con người
Dữ liệu

GIS

Lưu trữ và biên tập dữ liệu
Tìm kiếm và phân tich khơng gian

Phương pháp & quy trình
Hiển thị và tương tác

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

7


Ứng dụng của GIS
Mơi trường

• Ở mức đơn giản GIS dùng để đánh giá mơi trường.
• Phức tạp hơn là mơ hình hóa các tiến trình sói mịn đất, sự lan truyền ơ nhiễm nước,…
• Những chức năng phân tích phúc tạp thì mơ hình dạng ảnh (raster) chiếm ưu thế

GIS

Khí tượng thủy văn
• GIS

như là một hệ thống đáp ứng nhanh, phục vụ chống thiên tai như lũ quét ở hạ lưu,…
• Những ứng dụng này mang tính phúc tạp nên mơ hình dạng ảnh (raster) chiếm ưu thế

Giao thơng
• GIS

được ứng dụng đáng kể trong lình vực vận tải
• Lập kế hoạch duy trì cơ sở hạ tầng, ứng dụng định vị hàng hải và hải đồ điện tử

Các dịch vụ điện, nước, gas, di động,…
• Là

nới những công ty trong lĩnh vực ứng dụng GIS linh hoạt nhất
• Automated Mapping, Facility Management (AM-FM) dùng để quản lý vị trí các cáp, valve,…
• Dữ liệu vector thường được dùng trong các lĩnh vực này

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

8

1.2.



Giới thiệu về ArcGis

ArcGIS là một hệ thống thông tin địa lý của hãng ESRI, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập, nhập số liệu,
chỉnh lý và phân tích thơng tin với các cấp độ khác nhau. Xét về mặt cơng nghệ, cơng nghệ ESRI có thể xem xét như là
một giải pháp mang tính chất tổng thể và hồn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng
dụng khác nhau :

Desktop (ArcGIS
Desktop)

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

Máy chủ (ArcGIS
Server)

Các ứng dụng Web (ArcIMS,
Hệ thống thiết bị di động (ArcPAD,...)
ArcGIS Online)

9


ArcGIS Desktop
Bao gồm những cộng cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tich thông tin và xuất
bản tạo nên một hệ thống thơng tin địa lý (GIS) hồn chỉnh.
Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tich hợp (dữ liệu không gian tich hợp với dữ liệu thuộc tinh)

Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tinh từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau.
ArcGis Desktop

Hiển thị, truy vấn và phân tich dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tinh.

Thành lập bảo đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

10


Bộ phần mềm ứng dụng

3 cấp bậc chuyên sâu

ArcMap
ArcCatalog
ArcToolbox
ModelBuilder

ArcView
ArcGIS

ArcEditor
ArcInfo

ArcScene
ArcGlobe

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

11


1.3.Giới thiệu về Model Builder
ModelBuilder là một phần mềm của ArcGis, là một ngơn ngữ lập trình trực quan
để xây dựng quy trình làm việc xử lý địa lý, cho phép:

Các mơ hình xử lý địa lý tự động hóa, ghi lại các quy trình phân tich khơng gian và quản lý dữ liệu người dùng

MODEL BUILDER

ArcGis

Tạo và sửa đổi các mơ hình xử lý địa lý dạng chuỗi gồm dữ liệu đầu vào và công cụ xử lý địa lý

Sử dụng đầu ra của một quy trình làm đầu vào cho quy trình khác

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

12


MODELBUILDER

Lặp đi lặp lại mọi lớp tinh năng, raster, tệp hoặc bảng trong khơng gian làm việc
Kết nối dữ liệu
Trực

vàquan
cơnghóa
cụ để
chuỗi
xây dựng
cơng việc
mơ hình
bằng mộtChạy
mơ hình
mơ hình
dễ hiểu
đến bước đã chọn hoặc tồn bộ mơ hình

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

13


PHẦN 3

XÁC ĐỊNH
NHIỆT ĐỘ BỀ
MẶT TỪ DỮ
LIỆU ẢNH
VIỄN THÁM
© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.


2.1. Nhiệt độ bề mặt
Khái niệm: Nhiệt độ bề mặt đất được coi là nhiệt độ của lớp khơng khí nằm giữa bề mặt đất và

khí quyển. Nhiệt độ mặt đất được duy trì bới:
Bức xạ
sóng dài

Bức
xạ
mặt
trời

Phần thốt
ra của bức
xạ hồng
ngoại từ
mặt đất

Thông lượng nhiệt hiện, nhiệt ẩn

NHIỆT
ĐỘ BỀ
MẶT
MẶT
ĐẤT

Thông
lượng
nhiệt đi
vào mặt
đất

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

15


Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến
Nhiệt Độ Bề Mặt

- 01 Độ dẫn nhiệt của đất
- 02 Nhiệt dung riêng thể tích đất
- 03 Hàm lượng mùn trong đất
- 04 Lớp phủ bề mặt
- 05 Địa hình và địa thế của đất
- 06 Mục đích sử dụng đất
- 07 Biện pháp canh tác đất đai

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

16


2.2. Viễn thám
Theo nghĩa đơn giản viễn thám là ngành khoa học nghiên cứu những đối
tượng mà không thể tiếp xúc trực tiếp được
Theo một cách khoa học:
Viễn thám là một khoa học thu nhận thông tin của bề mặt Trái Đất mà
không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt ấy. Điều này được thực hiện nhờ vào việc
quan sát và thu nhận năng lượng phản xạ, bức xạ từ các đối tượng và sau đó
phân tich, xử lý, ứng dụng những thơng tin nói trên (theo CCRS).

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

17


Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

•

Nguồn năng lượng hay là nguồn chiếu sáng (A)

•

Sự bức xạ và khí quyển (B)

•

Tương tác với các đối tượng trên mặt đất (C)

•

Thu nhận năng lượng bởi các bộ cảm biến (Sensor) (D)

•

Truyền, phản xạ và xử lý (E)

•

Giải đốn và phân tích (F)

•

Ứng dụng (G)

18


Phân loại theo nguồn năng lượng và chiều dài bước sóng

Ứng dụng ảnh viễn thám

Khí tượng

Ảnh quang học

Địa chất
Nơng – Lâm
nghiệp

Ảnh
viễn
thám

Ảnh hồng
ngoại

Bản đồ

Ảnh radar

Môi
trường


© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

19


PHẦN 4

© 2018 Slidefabric.com All rights
reserved.

THỰC
NGHIỆM SỬ
DỤNG
MODELBUILD
ER TẠO QUY
TRÌNH XÁC
ĐỊNH NHIỆT
ĐỘ BỀ MẶT


3.1.

Dữ liệu
Dữ liệu ảnh viễn thám khu vực tỉnh Phú

Thọ được lấy từ kênh hồng ngoại nhiệt TIRS
của ảnh Landsat 8 là kênh 10.
Phú Thọ là tỉnh thuộc vùng miền
núi trung du Bắc Bộ, có tọa độ địa lý từ
20°55’ đến 21°43’ vĩ độ Bắc, 104°48’ đến
105°27’ kinh độ Đông. Địa giới hành chính
của tỉnh tiếp giáp với:
- Tỉnh Tuyên Quang về phía Bắc
- Tỉnh Hịa Bình về phía Nam
- Tỉnh Vĩnh Phúc về phía Đơng
- Thành phố Hà Nội về phía Đơng Nam

© 2018 Slidefabric.com All rights reserved.

21


Quy trình 1
Ảnh
Landsat
8
kênh 10

Chuyển đổi
giá trị số
(DN) sang
giá trị bức
xạ phổ (L)

Chuyển đổi
giá trị bức xạ
phổ sang
nhiệt độ
sáng

Cắt ảnh theo
ranh giới

n

Quy trình 2

Ản
h
La
nd
sa
t8
kê
nh

4,
5

Tính NDVI