TIỂU LUẬN NGHIÊN cứu NHIỆT độ bề mặt bằng phần mềm ENVI

TIỂU LUẬN NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘ
BỀ MẶT THÀNH PHỐ HÀ NỘI


V

IV

I

• Phương phap nghiên cưu va kêt qua

II

• Nhân xet

III

• Kêt luân


I. Muc tiêu :
Qua đề tai: “Nghiên cưu nhiêt độ bề mặt thanh phố Ha Nội từ dư liêu anh vê tinh Landsat 8
OLI/TIRS” nhằm muc tiêu lâp ban đồ nhiêt thanh phố Ha Nội góp phần phuc vu phat triển
quy hoạch bền vưng.


II. Dư liêu sư dung
1. Giới thiệu về vệ tinh Landsat 8:

Vệ tinh thế hệ thứ 8 - Landsat 8 đã được Mỹ phóng thành công lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 v ới tên g ọi g ốc Landsat Data

Continuity Mission (LDCM). Đây là dự án hợp tác gi ữa NASA và c ơ quan Đo đ ạc Đ ịa chất M ỹ.
Landsat 8 mang theo 2 bộ cam: bộ thu nhân anh mặt đất (OLI - Operational Land Imager) va bộ cam biên hồng ngoại nhiêt (TIRS
- Thermal Infrared Sensor). Landsat 8 thu nhân anh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh sóng ngắn va 2 kênh nhiêt sóng dai.


Vê tinh LDCM (Landsat 8)


Kênh phô

Bươc song

Đô phân giai

Band 1 - Coastal aerosol

0.433 - 0.453

30

Band 2 - Blue

0.450 - 0.515

30

Band 3 - Green

0.525 - 0.600

30

Band 4 - Red

0.630 - 0.680

30

Band 5 - Near Infrared (NIR)

0.845 - 0.885

30

Band 6 - SWIR 1

1.560 - 1.660

30

Band 7 - SWIR 2

2.100 - 2.300

30

Landsat 8 thu nhân xấp xỉ 400 canh/ngay. So với

Band 8 - Panchromatic

0.500 - 0.680

15

Landsat 7, Landsat 8 có cùng độ rộng dai chup,

Band 9 - Cirrus

1.360 - 1.390

30

Band 10 - Thermal Infrared (TIR) 1

10.6 - 11.19

100

Band 11 - Thermal Infrared (TIR) 2

11.5 - 12.5

100

Đặc trưng bộ cảm của vệ tinh
lansat 8

cùng độ phân giai anh va chu kỳ lặp lại 16 ngay.

2.Giới thiệu về phần mềm ENVI :

Phần mềm ENVI là tên viết tắt của Environment for Visualizing Images (t ạm d ịch là môi tr ường xem và x ử lý ảnh) do công ty
Rearch System của Hoa kỳ xây dựng. ENVI được xây dựng đ ể đáp ứng nh ững yêu c ầu của nh ững ng ười chuyên s ử d ụng t ư li ệu
viễn thám, ảnh chụp từ máy bay.


ENVI cho phep ngươi sư dung:
- Xem ảnh, đọc ảnh và hiển thị các băng phô.
- Phân tich các giá trị số của ảnh băng việc tinh toán và hiển thị các bi ểu đ ô.
- Tạo và khai thác các vung đối tượng nghiên cứu trên ảnh.
- Phân loại ảnh theo nhiều phương pháp.
- Tạo ra các băng phô mới thông qua việc tinh toán các chi số và/hoăc áp dụng
- Trich xuất các phô của các đối t ượng, so sánh các phô này với các phô chuân…

vi ệc l ọc ảnh.


3. Khu vực nghiên cứu :

Thanh phố Ha Nội

Tọa độ: 21°01′42″B 105°51′12″Đ
Diện tich: 3.328,9 km²
Dân số: 6.996.000 người (2014)

Thành phố Hà Nội trên bản đồ hành chính


III. Phương pháp nghiên cứu và kết quả :

1. Phương pháp nghiên cứu :

Dữ liệu sử dụng kênh hông ngoại nhiệt Landsat 8 OLI/TIRS ( kênh 10 và kênh 11) thu nhận t ừ vệ tinh. Sau khi đã th ực hi ện các đ ịnh
dạng lại, hiệu chinh khi quyển, hiệu chinh bức xạ và hiệu chinh hình học sẽ được phân ph ối đến ng ười s ử d ụng ở c ấp đ ộ 1G (L1G). Ở c ấp
độ sản phâm 1G, dữ liệu Landsat 8 OLI/TIRS được thu nhận dưới dạng ảnh xám độ 16 bit nghĩa là giá tr ị pixel đ ược l ưu tr ữ ở đ ịnh d ạng
số . Do đó cần phải chuyển đôi giá trị số 16 bit của d ữ li ệu ảnh số này sang giá tr ị b ức x ạ ph ô là giá tr ị ph ản ánh năng l ượng phát ra t ừ
mỗi vật thể được thu nhận trên kênh nhiệt.


Để thực hiện tinh giá trị nhiệt độ bề m ăt t ừ các kênh hông ngoại nhi ệt, ta thực hi ện trình t ự theo các b ước sau:


1.1. Thực hiện tính chuyển các giá trị pixel từ dạng số DN sang dạng bức xạ theo công thức:

Trong đó:
Lλ : gia trị bưc xạ phổ
ML : Hê số đối với từng kênh anh cu thể ( gia trị RADIANCE_MULT_BAND_x, x la

kênh anh )

Qcal : Gia trị số của kênh anh
AL : Hê số đối với từng kênh anh cu thể ( gia trị RADIANCE_ADD_BAND_x, x la kênh anh)


Bang: Gia trị ML, AL đối với anh hồng ngoại nhiêt LANDSAT 8 :

Band

ML

10

3,342 . 10

11

3,342 . 10

AL

-4

-4

0.10000

0.10000


Kêt qua sau khi chuyển đổi:

Gia trị khi chuyển từ
dạng số sang dạng bưc
xạ


1.2. Chuyển đổi giá trị bức xạ phổ sang nhiệt độ:
 

Sau khi chuyển sang gia trị bưc xạ Lλ, cần phai ap dung thuât toan để tính gia trị nhiêt bề mặt tương ưng (gia trị nhiêt bề mặt lúc nay được tính
theo đơn vị Kelvin).

Sư dung thuât toan NOR, thuât toan nay dựa trên công thưc Plank:
T=

Trong đó:
T : nhiêt độ hiêu qua trên vê tinh ( K )
K1: hê số hiêu chỉnh 1 ( gia trị K1_CONSTANT_BAND_x, x la kênh anh )
K2 : hê số hiêu chỉnh 2 ( gia trị K2_CONSTANT_BAND_x, x la kênh anh )
Lλ : gia trị bưc xạ phổ


Bang: Gia trị K1, K2 đối với anh hồng ngoại nhiêt LANDSAT 8

Kênh

K1

K2

10

774,8853

1321,0789

11

480,8883

1201,1442


Kêt qua sau khi
chuyển đổi:

Gia trị nhiêt độ hiển
thị theo Kelvin


o
1.3. Chuyển đơn vị Kelvin ( K ) về đơn vị Celcius ( C ) theo công thưc:

o
T ( C) = T(K) – 273,16

Kêt qua sau khi
chuyển đổi:

Gia trị nhiêt độ tính theo Celcius


2. Kêt qua :

2.1. Thông tin về dữ liệu ảnh phục vụ quá trình nghiên cứu :

Trong đề tai nay, khu vực khao sat la phần diên tích thanh phố Ha Nội ưng với dư liêu anh Landsat 8 OLI/TIRS khu vực phía
Bắc đồng bằng sông Hồng vao ngay 1/7/2015 với hê tọa độ WGS81 – zone 48N.

Toan bộ qua trình tính toan va xư lý đươc thực hiên bằng
phần mềm ENVI phiên ban 4.4. Sau khi tính toan cac gia
trị trên anh gốc, tiên hanh cắt anh theo khu vực thanh phố
Ha Nội bằng cach sư dung lớp vector ban đồ nền ranh giới
hanh chính.

Kết quả tổ hợp màu các Band 4, 3, 2 ảnh Landsat 8 thành phố Hà Nội


2.2. Kết quả tính toán nhiệt độ bề mặt Hà Nội:

Gia trị nhiêt độ bề mặt tại vê tinh Landsat 8 OLI/TIRS khu
vực Ha Nội ngay 1/7/2015 ở Band 10

Chú giai :


IV. Nhân xet :

Giải thích sự phân bố nhiệt độ bề mặt thành phố Hà Nội:

Kêt qua tổ hợp cac Band 7, 6, 4


Kêt qua phân loại lớp phủ mặt đất thanh phố Ha Nội


Nhiệt độ cao ở những nơi không có thực vật che phủ (khu dân cư, đất trống,...), càng tăng ở n ơi t ập trung khu dân c ư. Nhi ệt đ ộ
thấp hơn ở những nơi có thực vậy che phủ và măt nước.

Nhiệt độ đăc biệt cao ở khu vực các quận nội thành, hay như khu vực Long Biên và m ột ph ần c ủa Đông Anh có nhi ệt đ ộ cao do
đây là nơi tập trung các khu công nghiệp, các nhà máy sản xuất. Bê tông, nh ựa đ ường, mái tôn, hay khi th ải nhà máy đ ều là nh ững
o
nguyên nhân khiến các khu vực có nhiệt độ bề măt lên t ới trên 35 C.


o
Thời điểm khảo sát vào tháng 7, là mua hè nên nhiệt độ b ề m ăt trung bình cũng khá cao. Nh ững vung có nhi ệt đ ộ d ưới 26 C rất
it: sâu trong rừng, một phần sông ở ranh giới Hà Nội với Phú Th ọ. Nhánh sông ở ranh gi ới phia B ắc và đi xuyên qua Hà N ội cũng đã
o
năm ở khoảng 26 - 28 C.

o
Hầu hết các hô, những cánh đông lúa nước đều năm ở khoảng 28-30 C. Những vung không có hay it thực vật che phủ, những
o
o
nơi dân cư không tập trung quá đông thì nhi ệt độ t ừ 30 - 33 C. Khoảng nhiệt độ tăng lên từ 33-35 C ở khu vực dân cư tập trung hơn.
Phần lớn khu vực nội thành năm ở khoảng nhiệt độ này.