...Nguyễn Thị Thu Ngân.pdf

TRƯỜNG ĐẠII HỌC
H
TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
NG HÀ N
NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ

NGUYỄN
NGUY
THỊ THU NGÂN

Đ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ
ỨNG DỤNG
NG CÔNG NGHỆ
NGH VIỄN
N THÁM TRONG ĐÁNH
GIÁ CHẤT LƯỢ
ỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ KHU
V
VỰC
THÀNH PHỐ HÀ NỘI

HÀ NỘI, 2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

NGUYỄN THỊ THU NGÂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM TRONG ĐÁNH
GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ KHU
VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
Mã ngành: D520503

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. TRỊNH LÊ HÙNG

HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường cho đến nay, em đã nhận được rất
nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy cô, gia đình và bạn bè. Để hoàn thành đồ
án này, em xin chân thành cảm ơn Thầy cô ở Khoa Trắc địa – Bản đồ đã cùng với
tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em suốt quá
trình học tại trường.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến TS. Trịnh Lê Hùng, đã tận tình giúp đỡ,
trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong
thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích
mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc,
hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác
sau này.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã luôn động
viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tâp, nghiên cứu và
hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất.
Do lần đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học cũng như những hạn

chế về kiến thức và kinh nghệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót mà bản
thân chưa thấy được. Em rất mong được sự góp ý của quý Thầy cô giáo và các bạn
để đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày … tháng 6 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thu Ngân


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................... 3
1.1 Tổng quan về công nghệ viễn thám ................................................................ 3
1.1.1 Khái niệm về viễn thám .......................................................................... 3
1.1.2 Các thành phần chính của viễn thám ....................................................... 4
1.1.3 Ứng dụng của viễn thám ......................................................................... 6
1.1.4 Độ phân giải ảnh vệ tinh ....................................................................... 11
1.1.5 Đặc điểm tư liệu ảnh vệ tinh Landsat .................................................... 15
1.2 Tổng quan về tình hình ô nhiễm không khí .................................................. 21
1.2.1 Tình hình ô nhiễm không khí ................................................................ 21
1.2.3 Các chỉ tiêu chất lượng môi trường không khí ....................................... 25
1.2.4 Các phương pháp đánh giá .................................................................... 26
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH VỆ TINH
LANDSAT TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
.............................................................................................................................. 31

2.1 Cơ sở khoa học phương pháp đánh giá chất lượng môi trường không khí từ tư
liệu ảnh vệ tinh .................................................................................................. 31
2.2 Phương pháp chuyển đổi giá trị số nguyên sang giá trị bức xạ điện từ.......... 33
2.2.1 Chuyển giá trị số sang giá trị bức xạ điện từ ảnh LANDSAT TM ......... 33
2.2.2 Chuyển giá trị số sang giá trị bức xạ điện từ ảnh LANDSAT ETM+ ..... 36
2.3 Phương pháp xác định phản xạ phổ .............................................................. 38
2.3.1 Xác định giá trị phản xạ phổ đổi với ảnh LANDSAT TM, ETM+ ......... 38
2.3.2 Xác định giá trị phản xạ phổ đổi với ảnh LANDSAT 8 ......................... 40


2.4 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường không khí từ tư liệu ảnh
Landsat .............................................................................................................. 42
2.5 Quy trình đánh giá chất lượng môi trường không khí từ tư liệu ảnh Landsat 43
CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ KHU
VỰC THÀNH PHỐ HÀ NÔI TỪ TƯ LIỆU ẢNH VỆ TINH LANDSAT ............. 45
3.1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu ...................................................................... 45
3.1.1 Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 45
3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................... 47
3.1.3 Thực trạng ô nhiễm không khí ở Hà Nội ............................................... 47
3.2 Đặc điểm tư liệu .......................................................................................... 49
3.3 Kết quả xử lý ảnh vệ tinh Landsat trong đánh giá chất lượng không khí ...... 55
3.4 Phân tích, đánh giá chất lượng không khí khu vực thành phố Hà Nội........... 60
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
LANDSAT – Land satellite
TM – Thematic Mapper
ETM+ - Enhanced Thematic Mapper Plus

OLI – Operational Land Imager
DN – Digital number
NIR – Near Infrared


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM ................................................... 16
Bảng 1.3: Ứng dụng từng kênh ảnh Landsat – bộ cảm ETM+ ................................ 17
Bảng 1.4: Ứng dụng từng kênh ảnh Landsat – bộ cảm TM .................................... 18
Bảng 1.5: Đặc diểm các kênh phổ ảnh LANDSAT 8 ............................................. 19
Bảng 1.6: Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong môi trường không khí ........... 26
xung quanh ............................................................................................................ 26
Bảng 2.1: Giá trị hệ số Grescale , Brescale đối với các kênh ảnh LANDSAT 4 TM
(NLAPS) ............................................................................................................... 34
Bảng 2.2: Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh LANDSAT 4 TM (LPGS)
.............................................................................................................................. 35
Bảng 2.3: Giá trị hệ số G, B đối với các kênh ảnh LANDSAT 5 TM (LPGS) ........ 35
Bảng 2.4: Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh LANDSAT 5 TM
(LPGS) .................................................................................................................. 36
Bảng 2.5: Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh LANDSAT 7 ETM+ Low
gain (LPGS) .......................................................................................................... 37
Bảng 2.6: Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh LANDSAT 7 ETM+ High
gain (LPGS) .......................................................................................................... 37
Bảng 2.7: Giá trị ESUNλ đối với các kênh phổ ảnh LANDSAT 4 TM ................... 38
Bảng 2.8: Giá trị ESUNλ đối với các kênh phổ ảnh LANDSAT 5 TM ................... 39
Bảng 2.9: Giá trị ESUNλ đối với các kênh phổ ảnh LANDSAT ETM+ ................. 39
Bảng 2.10: Giá trị ESUNλ đối với các kênh phổ ảnh LANDSAT 8 ........................ 40
Bảng 2.11: Giá trị ESUNλ đối với các kênh phổ ảnh LANDSAT 8 ........................ 41
Bảng 3.1: Gán màu cho từng khu vực với khoảng giá trị hàm lượng bụi khác nhau
.............................................................................................................................. 57

DANH MỤC HÌNH
Hinh 1.1: Một số vật mang dùng trong viễn thám ................................................... 4
Hình 1.2: các thành phần chính của viễn thám ......................................................... 5
Hình 1.4: Độ phân giải thời gian ............................................................................ 15
Hình 1.5: Dữ liệu giải nén của cảnh ảnh 127-046 Landsat 8 .................................. 21
Hình 1.6: Ô nhiễm do núi lửa phun và do cháy rừng .............................................. 22
Hình 1.7: Ô nhiễm không khí do hoạt đông giao thông vận tải .............................. 24
Hình 1.8: Ô nhiễm không khí do hoạt động đun nấu .............................................. 24
Hình 2.1: Góc ngẩng và góc đỉnh của mặt trời ....................................................... 42
Hình 2.2: Quy trình đánh giá chất lượng môi trường không khí từ ảnh Landsat ..... 43
Hình 3.1: Ô nhiễm không khí do khói, bụi đang diễn ra thường ngày ở Hà Nội ..... 48
Hình 3.2: Ảnh LANDSAT 7 ETM+ ngày 08-11-2007 khu vực thành phố Hà Nội ở
tổ hợp màu RGB: 432 ............................................................................................ 50
Hình 3.3: Ảnh LANDSAT 5 TM, ngày 05-11-2009 khu vực thành phố Hà Nội ở tổ
hợp màu RGB: 432 ................................................................................................ 51
Hình 3.4: Xác định phản xạ phổ ............................................................................ 52
Hình 3.5: Model tính hàm lượng bụi trong không khí ............................................ 53
Hình 3.6: Tính hàm lượng bụi trên phần mềm ERDAS .......................................... 54
Hình 3.7: Kết quả hàm lượng bụi trong không khí thành phố Hà Nội năm 2007 .... 55
Hình 3.8: Kết quả hàm lượng bụi trong không khí thành phố Hà Nội năm 2009 .... 56
Hình 3.9: Hàm lượng bụi trong không khí khu vực Hà Nội 08/11/2007 ................. 58
Hình 3.10: Hàm lượng bụi trong không khí khu vực Hà Nội 05/11/2009 ............... 59