Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám phân tích mối tương quan giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị hóa, nhiệt độ đô thị và lớp thực phủ tại thành phố hồ chí minh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.41 MB, 70 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC XÃ HỘI VÀ NHÂN VĂN
KHOA ĐỊA LÝ
CHUYÊN NGÀNH BẢN ĐỒ - VIỄN THÁM – GIS
---------- ----------
BÁO CÁO CUỐI KỲ
MÔN HỌC: QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM
PHÂN TÍCH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ
Q TRÌNH ĐƠ THỊ HĨA, NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ LỚP THỰC
PHỦ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
GVHD: TS. NGUYỄN THỊ PHƯỢNG CHÂU
SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH
MSSV: 1556070020
TRẦN THÁI HẢI ĐĂNG
MSSV: 1556080015
PHẠM VĂN ĐẠT
MSSV: 1556080020
TRẦN VĂN TƯỞNG
MSSV: 1556080144
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC XÃ HỘI VÀ NHÂN VĂN
KHOA ĐỊA LÝ
CHUYÊN NGÀNH BẢN ĐỒ - VIỄN THÁM – GIS
---------- ----------
BÁO CÁO CUỐI KỲ
MÔN HỌC: QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM
PHÂN TÍCH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ
Q TRÌNH ĐƠ THỊ HĨA, NHIỆT ĐỘ ĐƠ THỊ VÀ LỚP THỰC
PHỦ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
GVHD: TS. NGUYỄN THỊ PHƯỢNG CHÂU
SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH
MSSV: 1556070020
TRẦN THÁI HẢI ĐĂNG
MSSV: 1556080015
NGUYỄN VĂN HẠNH
MSSV: 1556070020
TRẦN VĂN TƯỞNG
MSSV: 1556080144
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2019
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... i
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ iii
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
1.
Lý do chọn đề tài ....................................................................................................................1
2.
Mục tiêu .................................................................................................................................1
3.
Giới hạn đề tài ........................................................................................................................2
3.1.
Giới hạn nội dung nghiên cứu .........................................................................................2
3.2.
Giới hạn thời gian nghiên cứu .........................................................................................2
3.3.
Giới hạn phạm vi nghiên cứu ..........................................................................................2
PHẦN NỘI DUNG ........................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.................................................................. 3
1.1.
Giới thiệu về viễn thám .......................................................................................................3
1.2.
Giới thiệu về dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS............................................................................5
1.2.1.
Giới thiệu khái quát......................................................................................................5
1.2.2.
Đặc tính kỹ thuật..........................................................................................................6
1.2.3.
Các kênh phổ ...............................................................................................................7
1.3.
Giới thiệu về dữ liệu ảnh vệ tinh LANDSAT.......................................................................9
1.3.1.
Vệ tinh Landsat 7 ETM+ ..............................................................................................9
1.3.2.
Vệ tinh Landsat 8 ....................................................................................................... 10
1.3.3.
Đặc tính kỹ thuật Landsat 7 ETM+ và Landsat 8 ......................................................... 11
1.4.
Tổng quan về GIS ............................................................................................................. 12
1.4.1.
Định nghĩa ................................................................................................................. 12
1.4.2.
Chức năng của GIS.................................................................................................... 13
1.5.
Khái quát nhiệt độ bề mặt – LST...................................................................................... 14
1.5.1.
Khái niệm nhiệt độ bề mặt đất..................................................................................... 14
1.5.2.
Cân bằng nhiệt của mặt đất ....................................................................................... 15
1.5.3.
Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt đất ............................................................ 16
1.5.3.1.
Độ dẫn nhiệt của đất ............................................................................................ 16
1.5.3.2.
Nhiệt dung thể tích của đất ................................................................................... 16
1.5.3.3.
Hàm lượng mùn trong đất..................................................................................... 16
1.5.3.4.
Lớp phủ bề mặt đất .............................................................................................. 17
1.5.3.5.
Địa hình và địa thế của đất ................................................................................... 17
1.5.3.6.
Mục đích sử dụng đất ........................................................................................... 17
Khái quát lớp phủ bề mặt - Land cover ............................................................................ 18
1.6.
1.6.1.
Lớp phủ mặt đất (Lớp thực phủ - Land cover) ............................................................. 18
1.6.2.
Phân loại lớp phủ mặt đất........................................................................................... 18
1.7.
Mối quan hệ giữa LST và Land cover............................................................................... 20
1.8.
Tổng quan về hiện tượng “đảo nhiệt” ............................................................................... 20
1.9.
Khả năng ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu xác định nhiệt độ bề mặt đất .......... 23
Tình hình nghiên cứu nhiệt độ bề mặt đất trên thế giới và Việt Nam ............................ 26
1.10.
1.10.1.
Trên thế Giới.............................................................................................................. 26
1.10.2.
Tại Việt Nam.............................................................................................................. 27
Khái quát khu vực nghiên cứu ...................................................................................... 28
1.11.
1.11.1.
Vị trí địa lý ................................................................................................................. 28
1.11.2.
Khí hậu ...................................................................................................................... 29
1.11.3.
Nhiệt độ ..................................................................................................................... 29
1.11.4.
Lượng mưa ................................................................................................................ 29
1.11.5.
Độ ẩm ........................................................................................................................ 29
1.11.6.
Sơng ngịi ................................................................................................................... 30
CHƯƠNG II: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 31
2.1.
Sơ đồ nghiên cứu .............................................................................................................. 31
2.2.
Thu thập dữ liệu ............................................................................................................... 32
2.3.
Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................. 33
2.3.1.
Phương pháp xử lý nhiệt độ bề mặt............................................................................. 33
2.3.1.1.
Tính tốn chỉ số nhiệt độ bề mặt đất từ ảnh MODIS ............................................... 33
2.3.1.2.
Quy trình xử lý ảnh nhiệt độ bề mặt (LST).............................................................. 35
2.3.2.
Phương pháp phân loại thực phủ................................................................................ 36
2.3.2.1.
Tiền xử lý ảnh ảnh................................................................................................ 36
2.3.2.2.
Các tổ hợp kênh phục vụ việc giải đoán ................................................................. 38
2.3.2.3.
Giải đoán ảnh ...................................................................................................... 40
2.3.2.4.
Phân loại thực phủ ............................................................................................... 40
2.3.2.5.
Đánh giá độ chính xác sau phân loại..................................................................... 41
2.3.3.
Phương pháp GIS....................................................................................................... 43
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ .............................................................................. 45
3.1.
Phân tích kết quả nhiệt độ bề mặt khu vực nghiên cứu..................................................... 45
3.1.1.
Kết quả bản đồ nhiệt độ bề mặt ................................................................................... 45
3.1.2.
Nhận xét .................................................................................................................... 47
3.2.
Phân tích kết quả phân loại thực phủ ............................................................................... 48
3.2.1.
Kết quả bản đồ phân loại thực phủ.............................................................................. 48
3.2.2.
Đánh giá độ chính xác................................................................................................ 52
3.3.
Đánh giá và so sánh mối tương quan giữa nhiệt độ bề mặt và lớp thực phủ...................... 58
PHẦN KẾT LUẬN ......................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 60
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT Từ viết tắt Tên tiếng anh
1
NASA
National Aeronautics and
Space Administration
2
CSDL
3
NDVI
Normalized difference
vegetation index
4
pixel
5
Mbps
megabit per second
6
GIS
7
8
9
LST
UHI
MLC
10
ETM+
Geographic Information
System
Land Surface Temperature
Urban Heat Island
Maximum Likelihood
Classification
Enhanced Thematic
Mapper Plus
i
Ý nghĩa
Cơ quan Hàng không và Vũ
trụ Hoa Kỳ
Cơ sở dữ liệu
Chỉ số thực vật
Phần tử ảnh
Megabit trên giây - đơn vị đo
tốc độ truyền dẫn dữ liệu
Hệ thống thông tin địa lý
Nhiệt độ bề mặt
Đảo nhiệt đơ thị
Thuật tốn phân loại gần
đúng nhất MLC
Bộ cảm bản đồ chuyên đề
nâng cao
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Bản đồ hành chính thành phố Hồ Chí Minh ................................................................ 2
Hình 1 - 1:Ngun lý cơ bản của viễn thám .............................................................................. 3
Hình 1 - 2: Sơ đồ đường bay chụp của vệ tinh MODIS ........................................................... 9
Hình 1 - 3: Các kênh phổ trên dải sóng điện từ của ảnh vệ tinh Landsat 7ETM+ và
Landsat 8 ...................................................................................................................................... 12
Hình 1 - 4: Bản đồ nhiệt độ bề mặt đất tồn cầu tháng 2/2017 ............................................. 14
Hình 1 - 5: Lớp phủ bề mặt ........................................................................................................ 18
Hình 1 - 6: Thay đổi nhiệt độ bức xạ của các vật liệu bề mặt khác nhau trong chu kỳ ngày
đêm ................................................................................................................................................ 22
Hình 1 - 7: Các đám cháy được phát hiện trên toàn cầu (màu đỏ) từ giữa tháng 7 năm
1996 và tháng 8 năm 2010 (Nguồn: ) ................................................. 25
Hình 1 - 8: Bản đồ hành chính Thành phố Hồ Chí Minh ....................................................... 28
Hình 2 - 1: Cơng cụ Cell Sattistics trên phần mềm Arcgis .................................................... 35
Hình 2 - 2: Cơng cụ Raster Calculator trên phần mềm ArcGis ............................................. 35
Hình 2 - 3: Cơng cụ Extrac by Mask trên phần mềm ArcGis................................................ 36
Hình 2 - 4: Cắt ảnh viễn thám theo ranh giới ......................................................................... 37
Hình 2 - 5: Tổ hợp màu tự nhiên ............................................................................................... 39
Hình 2 - 6: Tổ hợp màu hồng ngoại .......................................................................................... 39
Hình 2 - 7: Tổ hợp màu nơng nghiệp........................................................................................ 39
Hình 2 - 8: Tổ hợp màu đơ thị ................................................................................................... 39
Hình 2 - 9: Phương pháp MLC .................................................................................................. 41
Hình 2 - 10: Ma trận sai số phân loại........................................................................................ 42
Hình 3 - 1: Bản đồ nhiệt độ bề mặt thành phố Hồ Chí Minh năm 2000 .............................. 45
Hình 3 - 2: Bản đồ nhiệt độ bề mặt thành phố Hồ Chí Minh năm 2010 .............................. 46
Hình 3 - 3: Nhiệt độ bề mặt thành phố Hồ Chí Minh năm 2018 ........................................... 47
Hình 3 - 4: Bản đồ thực phủ thành phố Hồ Chí Minh năm 2000 .......................................... 49
Hình 3 - 5: Bản đồ thực phủ thành phố Hồ Chí Minh năm 2010 .......................................... 50
Hình 3 - 6: Bản đồ thực phủ thành phố Hồ Chí Minh năm 2018 .......................................... 51
Hình 3 - 7: Sự phân bố không gian đô thị cỉa thành phố Hồ Chí Minh qua các năm 20002010-2018..................................................................................................................................... 56
Hình 3 - 8: Bản đồ biến động lớp thực phủ thành phố Hồ Chí Minh qua các năm 20002010-2018..................................................................................................................................... 57
ii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 - 1: Các đặc tính kỹ thuật của ảnh MODIS (NASA) ................................................... 6
Bảng 1 - 2: 36 kênh phổ của ảnh MODIS (NASA) .................................................................. 7
Bảng 1 - 3: Một số thông số các kênh phổ của ảnh vệ tinh Landsat 7ETM+ ...................... 11
Bảng 1 - 4: Hiệu nhiệt độ của đất tại sườn dốc hướng Nam và hướng Bắc ở độ sâu 10cm
vào tháng 7 (dốc nghiêng 20 – 22 độ) (Đặng Thị Hồng Thủy, 2003) .................................. 17
Bảng 1 - 5: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám ........... 19
Bảng 1 - 6: Bảng giá trị độ phát xạ bề mặt của một số loại hình lớp phủ ............................ 20
Bảng 2 - 1: Bảng dữ liệu thu thập ............................................................................................. 32
Bảng 2 - 2: Các kênh ảnh MODIS được sử dụng để tính nhiệt độ bề mặt đất (NASA) .... 33
Bảng 2 - 3: Bảng tổ hợp màu cho giải đốn............................................................................. 38
Bảng 2 - 4: Khóa giải đốn phục vụ cho giải đoán ảnh.......................................................... 40
Bảng 3 - 1: Bảng đánh giá độ chính xác Kappa thực phủ thành phố Hồ Chí Minh năm
2000............................................................................................................................................... 52
Bảng 3 - 2: Bảng đánh giá độ chính xác Kappa thực phủ thành phố Hồ Chí Minh năm
2010............................................................................................................................................... 53
Bảng 3 - 3: Bảng đánh giá độ chính xác Kappa thực phủ thành phố Hồ Chí Minh năm
2018............................................................................................................................................... 54
Bảng 3 - 4: Bảng biến động lớp thực phủ thành phủ Hồ Chí Minh qua các năm 20002010-2018..................................................................................................................................... 55
iii
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nhiệt độ bề mặt đất được coi là nhiệt độ của lớp nằm giữa bề mặt đất và khí quyển,
được duy trì bởi thành phần đến của bức xạ Mặt trời, bức xạ sóng dài, thành phần thốt đi
của bức xạ hồng ngoại từ mặt đất, thông lượng nhiệt hiện và nhiệt ẩn, thông lượng nhiệt đi
vào mặt đất. Nhiệt độ bề mặt đất là một thông số quan trọng trong nghiên cứu môi trường,
đô thị và là tham số quan trọng trong việc đặc trưng hóa sự trao đổi năng lượng giữa bề
mặt đất và khí quyển. Đặc biệt, nhiệt độ bề mặt đất cịn có thể cho thấy được sự mở rộng
đơ thị qua các thời kỳ. Chính vì thế, nhiệt độ bề mặt được sử dụng nhiều trong các nghiên
cứu về khí hậu, khí quyển, thủy văn và các nghiên cứu biến động về môi trường, đô thị.
Thành phố Hồ Chí Minh là một trong những đơ thị phát triển bậc nhất của Việt Nam.
Đô thị ngày càng mở rộng đã tác động lớn đến sự biến đổi khí hậu, rõ nét nhất là sự tăng
lên của nhiệt độ bề mặt đơ thị so với các vùng lân cận, hình thành nên “đảo nhiệt” (Heat
Island) trong lớp biên khí quyển bên trên của thành phố, đồng thời cũng ảnh hưởng lớn đến
đời sống sinh hoạt và sản xuất của người dân. Viễn thám nhiệt thể hiện khá tốt khả năng
thám sát trường nhiệt độ này hay nói cách khác là sự mở rộng của đô thị.
Thông qua các phương pháp khác nhau để thành lập bản đồ nhiệt độ bề mặt đất, thiết
lập mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt với sự thay đổi hiện trạng lớp phủ,... Chính vì các lý
do nêu trên, tơi đã chọn đề tài “Ứng dụng cơng nghệ GIS và Viễn thám phân tích mối tương
quan giữa nhiệt độ đơ thị và q trình đơ thị hóa, nhiệt độ đơ thị và lớp thực phủ tại thành
phố Hồ Chí Minh”.
2. Mục tiêu
Mục tiêu chung của đề tài là ứng dụng ảnh viễn thám Modis và ảnh Landsat để đánh
mối tương quan giữa nhiệt độ bề mặt của Thành phố Hồ Chí Minh với quá trình đơ thị hóa
và nhiệt độ bề mặt với lớp thực phủ.
Mục tiêu cụ thể của đề tài như sau:
-
Xây dựng bản đồ nhiệt độ bề mặt và bản đồ thực phủ Thành phố Hồ Chí Minh.
-
Đánh giá sự thay đổi của nhiệt độ và lớp thực phủ qua mốc thời gian 2000 – 2018,
xác định mối tương quan giữa không gian đô thị và nhiệt độ.
1
3. Giới hạn đề tài
3.1. Giới hạn nội dung nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nhiệt độ bề mặt, lớp thực phủ của Thành phố Hồ
Chí Minh.
3.2. Giới hạn thời gian nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu trong giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2018.
3.3. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 1: Bản đồ hành chính thành phố Hồ Chí Minh
2
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về viễn thám
Viễn thám (remote sensing) được định nghĩa như một khoa học và cơng nghệ mà nhờ
nó các tính chất của vật thể quan sát được xác định, đo đạc hoặc phân tích mà khơng cần
tiếp xúc trực tiếp với chúng (Nguyễn Trọng Tuyển, 2001), được phát triển dựa trên những
thành tựu mới nhất của khoa học kỹ thuật cũng như công nghệ tin học, công nghệ vũ trụ…
Viễn thám là một môn khoa học liên ngành với mục tiêu cung cấp thông tin nhanh và khách
quan nhất phục vụ cho mọi ngành nghề trong quốc dân.
Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định nghĩa đều có
nét chung, nhấn mạnh: “Viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông tin về các đối
tượng, hiện tượng trên trái đất”.
Hình 1 - 1:Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Nguyên lý cơ bản của viễn thám là thu nhận năng lượng phản hồi của sóng điện từ chiếu
tới vật thể, thơng qua bộ cảm biến (sensor) giá trị phản xạ phổ này sẽ được chuyển về giá
trị số. Kết quả của việc giải đốn các lớp thơng tin phụ thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết về
mối tương quan giữa đặc trưng phản xạ phổ với bản chất, trạng thái của các đối tượng tự
nhiên. Những thông tin về đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên sẽ cho phép
các nhà nghiên cứu chọn các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều thông tin nhất về đối tượng nghiên
cứu, đồng thời đây cũng là cơ sở để phân tích nghiên cứu các tính chất của đối tượng tiến
tới phân loại chúng.
3
Sản phẩm của viễn thám chính là ảnh viễn thám (ảnh chụp vệ tinh và ảnh bay chụp).
Ảnh viễn thám là những hình ảnh thu chụp được từ một khoảng cách (độ cao) nào đó trên
những dải sóng khác nhau, bằng các thiết bị khác nhau và được lưu trữ dưới dạng số. Tùy
thuộc vào vùng bước sóng được sử dụng để thu nhận, ảnh viễn thám có thể được phân
thành ba loại cơ bản:
- Ảnh quang học: Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời.
- Ảnh nhiệt: Nguồn năng lượng chính là bức xạ nhiệt của các vật thể.
- Ảnh radar: Nguồn năng lượng chính là sóng radar phản xạ từ các vật thể do vệ tinh
tự phát xuống theo những bước sóng đã được xác định.
Với lịch sử phát triển lâu đời, hiện nay viễn thám đã trở thành một cơng cụ hiện đại vừa
mang tính phụ trợ, vừa mang tính cạnh tranh trong cơng nghệ quan sát Trái đất. Là một
phần của công nghệ vũ trụ, công nghệ viễn thám ngày càng được áp dụng trong nhiều lĩnh
vực và phổ biến rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới. Cơng nghệ viễn thám có những ưu
việt cơ bản như sau:
Trong lĩnh vực khảo cổ học: Sử dụng ảnh viễn thám để khoanh vùng và nghiên cứu
những yếu tố địa hình, địa mạo, tự nhiên có tác động đến sự hình thành và phá hủy của di
tích, phân tích mối quan hệ của di tích với ngoại cảnh. Quản lý biến đổi môi trường, đô thị:
Do chu kỳ quan trắc lặp và liên tục trên cùng một đối tượng trên mặt đất của các máy thu
viễn thám cho phép công nghệ viễn thám ghi lại được các biến đổi của môi truờng, đô thị
đáp ứng được nhu cầu về giám sát môi trường, đô thị và thiên tai.
Độ phủ trùm không gian của tư liệu ảnh viễn thám bao gồm các thông tin về tài nguyên,
môi trường trên diện tích lớn của trái đất gồm cả những khu vực rất khó đến được như rừng
nguyên sinh, đầm lầy và hải đảo.
Sử dụng các dải phổ đặc biệt khác nhau để quan trắc các đối tượng (ghi nhận đối tượng),
nhờ khả năng này mà tư liệu viễn thám được ứng dụng cho nhiều mục đích, trong đó có
nghiên cứu về khí hậu, nhiệt độ của trái đất, thành lập bản đồ sử dụng đất, bản đồ địa chất,
điều tra giám sát trạng thái mùa màng và thảm thực vật…
Cung cấp nhanh các tư liệu ảnh số có độ phân giải cao và siêu cao, là dữ liệu cơ bản
cho việc thành lập và hiện chỉnh hệ thống bản đồ quốc gia và hệ thống CSDL địa lý quốc
gia.
4
Với những khả năng ưu việt nêu trên, công nghệ viễn thám đã và đang trở thành phương
tiện chủ đạo cho công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng
nước, từng khu vực và trong phạm vi tồn cầu. Khả năng ứng dụng cơng nghệ viễn thám
ngày càng được nâng cao, đây cũng là lý do dẫn đến tính phổ cập của cơng nghệ này.
1.2. Giới thiệu về dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS
1.2.1.
Giới thiệu khái quát
Ảnh MODIS được thu từ 2 vệ tinh do NASA phóng lên quỹ đạo là vệ tinh Terra (phóng
vào tháng 12/1999) và vệ tinh Aqua (vào tháng 6/2002). Với tầm quan sát lên đến hơn 2.330
km, trong khoảng thời gian một ngày đêm, các đầu đo của các vệ tinh này sẽ quét gần hết
Trái đất trừ một số giải hẹp ở vùng xích đạo. Các dải này sẽ được phủ hết vào ngày hôm
sau. Các ứng dụng tiêu biểu của ảnh MODIS có thể kể đến là: nghiên cứu khí quyển, mây,
thời tiết, lớp phủ thực vật, biến động về nông nghiệp và lâm nghiệp, cháy rừng, nhiệt độ
mặt nước biển và màu nước biển, v.v Bên cạnh đó, dữ liệu MODIS đóng một vai trị rất
quan trọng trong việc xây dựng các mơ hình tương tác cho các hiện tượng xảy ra trên toàn
bộ Trái đất. Các mơ hình này cũng có thể được sử dụng để dự báo trước những biến động
của môi trường.
Ảnh MODIS gồm có 36 kênh phổ, bao gồm các kênh kế thừa từ vệ tinh LandSat cộng
thêm các kênh trong vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại dài. Trong số bảy kenh phổ chủ
yếu được sử dụng cho lập bản đồ bề mặt đất, các kênh từ 3-7 (với độ phân giải khơng gian
500 m) có bước sóng trung tâm tại 648, 858, 470, 555, 1240, 1640, và 2130 nm. Kênh 1 và
2 có độ phân giải khơng gian 250 m được tập trung vào màu đỏ (620-670 nm) và hồng
ngoại (841-876 nm) được thiết kế để phục vụ việc tính tốn sản phẩm chỉ số thực vật chuẩn
hóa (NDVI) tồn cầu. Các dải phổ trải dài từ vùng ánh sáng nhìn thấy (VIS) đến khu vực
sóng hồng ngoại dài (LWIS) của ảnh MODIS cho phép đo một số lượng lớn (40-50) các
thơng số địa vật lý.
Ảnh MODIS có độ phân giải thời gian khá cao (có khả năng chụp 1 – 4 ảnh/ngày), cung
cấp dữ liệu ảnh toàn cầu 2 ngày một lần và dữ liệu được lưu trữ ở dạng 12 bit. Ngồi ra,
ảnh MODIS có đặc tính chỉnh hình học và phổ. Phương pháp chỉnh phổ kênh đối với kênh
được tham chiếu cho 36 kênh cho ra sai số ½ pixel hoặc cao hơn.
5
Các nhà khoa học thiết kế và chịu trách nhiệm phát triển MODIS cung cấp sản phẩn tiêu
chuẩn miễn phí cho người sử dụng. Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, các điểm kiểm
chứng được sử dụng để tiến hành việc kiểm chứng độ chính xác. Điều cần lưu ý khi sử dụng
các sản phẩm MODIS là chất lượng mỗi pixel và được lưu trữ dưới dạng số nhị phân. Vì lý
do này, việc chuyển đổi giá trị pixel của metadata từ số thập phân sang số nhị phân và giải
đoán chúng dựa trên hướng dẫn sử dụng cho mỗi dịng sản phẩm trước khi sử dụng nó là
rất cần thiết ( Nugroho , 2006).
1.2.2.
Đặc tính kỹ thuật
Bảng 1 - 1: Các đặc tính kỹ thuật của ảnh MODIS (NASA)
Ở độ cao 705km, quỹ đạo bay xuống (Terra) - 10.30 a.m,
Quỹ đạo
quỹ đạo bay lên (Aqua) - 1.30 p.m, đồng bộ mặt trời, gần
cực
Kích thước dải quét
2330 km
Tốc độ truyển dữ liệu
11 Mbps (mỗi ngày đêm)
Định dạng dữ liệu
12 bits
250m (kênh 1-2)
Độ phân giải không gian 500m (kênh 3-7)
1000m (kênh 8-36)
Tuổi thọ hoạt động
6 năm
Chu kỳ lặp
1-2 ngày
6
1.2.3.
Các kênh phổ
Dưới đây là bảng liệt kê 36 kênh phổ theo độ phân giải khơng gian và bước sóng cùng
mục đích sử dụng chính của từng kênh.
Bảng 1 - 2: 36 kênh phổ của ảnh MODIS (NASA)
Mục đích sử dụng
Kênh Bước sóng1
Nghiên cứu đường biên của đất/ mây/ aerosols
Nghiên cứu đặc tính của đất/ mây/ aerosols
Nghiên cứu màu nước biển/ sinh vật phù du/ hóa
sinh
Nghiên cứu bốc hơi nước khí quyển
Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt/ mây
7
Phản xạ phổ2
1
620 – 670
21.8
2
841 - 876
24.7
3
459 - 479
35.3
4
545 - 565
29.0
5
1230 - 1250
5.4
6
1628 - 1652
7.3
7
2105 - 2155
1.0
8
405 - 420
44.9
9
438 - 448
41.9
10
483 - 493
32.1
11
526 - 536
27.9
12
546 - 556
21.0
13
662 - 672
9.5
14
673 - 683
8.7
15
743 - 753
10.2
16
862 - 877
6.2
17
890 - 920
10.0
18
931 - 941
3.6
19
915 - 965
15.0
20
3.660 - 3.840
0.45(300K)
21
3.929 - 3.989
2.38(335K)
22
3.929 - 3.989
0.67(300K)
23
4.020 - 4.080
0.79(300K)
24
4.433 - 4.498
0.17(250K)
25
4.482 - 4.549
0.59(275K)
26
1.360 - 1.390
6.00
27
6.535 - 6.895
1.16(240K)
28
7.175 - 7.475
2.18(250K)
Nghiên cứu các đặc tính của mây
29
8.400 - 8.700
9.58(300K)
Nghiên cứu tầng ozon
30
9.580 - 9.880
3.69(250K)
31
10.780 - 11.280 9.55(300K)
32
11.770 - 12.270 8.94(300K)
33
13.185 - 13.485 4.52(260K)
34
13.485 - 13.785 3.76(250K)
35
13.785 - 14.085 3.11(240K)
36
14.085 - 14.385 2.08(220K)
Nghiên cứu nhiệt độ khí quyển
Nghiên cứu mây, bốc hơi nước
Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt/ mây
Nghiên cứu các đặc tính của mây
1
Kênh 1 đến 19 đơn vị là nm; kênh 20 đến 36 đơn vị là µm
2
Đơn vị phản xạ phổ là (W/m2 -µm-sr)
Hai đầu thu Terra và Aqua cung cấp 38 sản phẩm chủ yếu. Các sản phẩm này cung cấp
thông tin về đất liền, đại dương và khí quyển. Với tính năng như vậy, các dữ liệu MODIS
được sử dụng ở nhiều tỷ lệ khác nhau: tỷ lệ trung bình và nhỏ, hoặc về phương diện lãnh
thổ, từ quy mô cấp vùng, khu vực đến quy mơ tồn cầu. Vệ tinh TERRA mang đầu đo
MODIS ban ngày đi từ bắc xuống nam, qua xích đạo khoảng 10h30’ giờ địa phương, thời
gian bay hết một vòng quanh trái đất xấp xỉ 1h40’. Cịn về ban đêm thì chiều bay của vệ
tinh ngược lại. Như vậy vệ tinh TERRA sẽ bay lãnh thổ Việt Nam một ngày hai lần vào lúc
10h30 sáng và 10h30 tối, do đó ở Việt Nam sẽ thu được ảnh MODIS hai lần trong một
8
ngày. Do độ phân giải không – thời gian và độ phân giải phổ của vệ tinh TERRA cao nên
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều nghiệp vụ
Hầu hết các sản phẩm chính thức của MODIS đều được chụp theo hệ thống lưới ơ vng
như hình minh họa. Các ơ được chia theo đơn vị 10 độ, bắt đầu từ 0 (như hình). Mức độ xử
lý của ảnh MODIS: ảnh MODIS được phân phối dưới nhiều mức độ xử lý khác nhau, hầu
hết là miễn phí. Mức độ này được chia thành: 0, 1A, 1B, 2, 2G, 3 và 4. Ảnh 0 và 1A là ảnh
gốc, chưa được hiệu chỉnh địa lý và khí quyển, ảnh 1B đã được hiệu chỉnh địa lý, ở dạng gí
trị số DN. Ảnh ở mức độ 2 trở lên hầu hết đã được hiệu chỉnh khí quyển, người dùng có thể
tải trực tiếp, sử dụng cơng cụ thích hợp để nắn chỉnh địa lý và tách các băng khác nhau từ
ảnh tải về.
Hình 1 - 2: Sơ đồ đường bay chụp của vệ tinh MODIS
1.3. Giới thiệu về dữ liệu ảnh vệ tinh LANDSAT
1.3.1.
Vệ tinh Landsat 7 ETM+
Bộ cảm bản đồ chuyên đề TM là bộ quét đa phổ nâng cao. Bộ cảm nghiên cứu tài
nguyên trái đất được thiết kế để thu nhận ảnh có độ phân giải cao hơn, tách các phổ có độ
nét cao hơn, cải thiện được độ chính xác hình học và độ chính xác bức xạ khí quyển tốt
hơn bộ cảm MSS. Bộ cảm này cũng có độ rộng dải quét là 185 km, mỗi pixel mặt đất có
kích cỡ là 30 m x30 m, trừ kênh hồng ngoại nhiệt (kênh 7 có độ phân giải 120m x120m).
Bộ cảm TM có 7 kênh ghi đồng thời sự phản xạ hoặc bức xạ phát ra từ bề mặt trái đất dưới
dạng màu lam-lục (kênh 1), lục (kênh 2), đỏ (kênh 3), cận hồng ngoại (kênh 4), hồng ngoại
giữa (kênh 5 và 7), hồng ngoại xa (kênh 6) theo dải phổ sóng điện từ. LANDSAT-7 được
9
trang bị thêm với bộ bản đồ chuyên đề nâng cấp ETM+ được kế thừa từ bộ TM. Các kênh
quan trắc chủ yếu tương tự như như bộ TM, và kênh mới được thêm vào là kênh toàn sắc
(kênh 8) có độ phân giải là 15 m. Tuy nhiên, ngày31/5/2003 thiết bị đã gặp sự cố kỹ thuật.
Kết quả là tất cả các cảnh Landsat 7 được thu nhận kể từ ngày 14/7/2003 đến nay đều ở
chế độ "SLC-off” nghĩa là xuất hiện các vết sọc đen cách đều.
1.3.2.
Vệ tinh Landsat 8
Vệ tinh thứ 8 - Landsat8 đả được Mỹ phóng thành cơng lên quỹ đạo vào ngày
11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission (LDCM). Đây là dự án hợp
tác giữa NASA và cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ. Landsat sẽ tiếp tục cung cấp các ảnh có
độ phân giải trung bình (từ 15 - 100 mét). Landsat 8 (LDCM) mang theo 2 bộ cảm: bộ thu
nhận ảnh mặt đất (OLI - Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS
- Thermal Infrared Sensor). Những bộ cảm này được thiết kế để cải thiện hiệu suất và độ
tin cậy cao hơn so với các bộ cảm Landsat thế hệ trước. Landsat 8 thu nhận ảnh với tổng
số 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài. Hai bộ cảm này sẽ
cung cấp chi tiết bề mặt Trái Đất theo mùa ở độ phân giải không gian 30 mét (ở các kênh
nhìn thấy, cận hồng ngoại, và hồng ngoại sóng ngắn); 100 mét ở kênh nhiệt và 15 mét đối
với kênh toàn sắc. Dải quét của LDCM giới hạn trong khoảng 185 km x 180 km. Độ cao
vệ tinh đạt 705 km so với bề mặt trái đất. Bộ cảm OLI cung cấp hai kênh phổ mới, Kênh 1
dùng để quan trắc biến động chất lượng nước vùng ven bờ và Kênh 9 dùng để phát hiện
các mật độ dày, mỏng của đám mây ti (có ý nghĩa đối với khí tượng học), trong khi đó bộ
cảm TIRS sẽ thu thập dữ liệu ở hai kênh hồng ngoại nhiệt sóng dài (kênh 10 và 11) dùng
để đo tốc độ bốc hơi nước, nhiệt độ bề mặt.
10
Đặc tính kỹ thuật Landsat 7 ETM+ và Landsat 8
1.3.3.
Bảng 1 - 3: Một số thông số các kênh phổ của ảnh vệ tinh Landsat 7ETM+
Kênh
Bước sóng
Độ phân giải
Loại
(µm)
khơng gian (m)
Kênh 1
0,45 – 0,52
Xanh lơ
30
Kênh 2
0,53 – 0,61
Lục
30
Kênh 3
0,63 – 0,69
Đỏ
30
Kênh 4
0,75 – 0,90
Hồng ngoại gần
30
Kênh 5
1,55 – 1,75
Hồng ngoại trung bình
30
Kênh 6
10,4 – 12,5
Hồng ngoại nhiệt
60
Kênh 7
2,09 – 2,35
Hồng ngoại trung bình
30
Kênh 8
0,52 – 0,90
Hồng ngoại trung bình
30
Lục đến hồng ngoại gần
15
(Pan)
Bảng 1.1: Một số thông số các kênh phổ của ảnh vệ tinh Landsat 8
Kênh
Bước sóng
Độ phân giải khơng
Loại
(µm)
gian (m)
Kênh 1
0,433 - 0,453
Coastal aerosol
30
Kênh 2
0,450 - 0,515
Blue
30
Kênh 3
0,525 - 0,600
Green
30
Kênh 4
0,630 - 0,680
Red
30
Kênh 5
0,845 - 0,885
Hồng ngoại gần
30
Kênh 6
1,560 - 1,660
SWIR 1
30
Kênh 7
2,100 - 2,300
SWIR 2
30
Kênh 8
0,500 - 0,680
Panchromatic
15
Kênh 9
1,360 - 1,390
Cirrus
30
Kênh 10
10,3 - 11,3
Thermal Infrared (TIR) 1
100
Kênh 11
11,5 - 12,5
Thermal Infrared (TIR) 2
100
(Theo Climategis.com)
11
Hình 1 - 3: Các kênh phổ trên dải sóng điện từ của ảnh vệ tinh Landsat 7ETM+
và Landsat 8
1.4. Tổng quan về GIS
1.4.1.
Định nghĩa
Hệ thông tin địa lý theo nguyên bản tiếng Anh: Geographic Information System (GIS)
được dùng cho cơng nghệ máy tính có định hướng địa lý, là một hệ thông tin tổ hợp các
ứng dụng thực tế và trở thành một ngành nghiên cứu mới đã và đang có sự cuốn hút rất
rộng lớn người sử dụng và các ngành liên quan. Thực tế trong nhiều thập kỷ gần đây GIS
đã phát triển rất mạnh mẽ về lý thuyết, công nghệ và tổ chức. GIS đã được dùng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau một cách tổ hợp như địa lý, địa chất, nông nghiệp, đô thị, giao
thông, ngân hàng, nghiên cứu thực vật, địa chính, kinh tế, tốn học, mơi trường vv. Từ khi
ra đời cho đến nay đã có rất nhiều khái niệm hệ thơng tin địa lý. Theo xu thế phát triển của
khoa học và công nghệ, khái niềm về hệ thống thông tin địa lý cũng được nhìn nhận ngày
một hiện đại, do đó vai trị của nó cũng ngày một rộng hơn.
Theo Nguyễn Kim Lợi nnk, (2009) Hệ thống thông tin địa lý được định nghĩa như là
một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu
đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian, nhằm hỗ trợ việc thu nhận, lưu trữ, quản lí, xử
lí, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề
tổng hợp từ thông tin cho các mục đích con người đặt ra.
12
Theo Trần Trọng Đức (2010), GIS là một hệ thống thông tin áp dụng cho dữ liệu địa
lý, và được xem như là một hệ thống gồm phần cứng, phần mềm với các chức năng được
thiết kế để thu thập, lưu trữ, truy cập và biến đổi, phân tích và thể hiện dữ liệu tham chiếu
đến vị trí trên mặt đất, nhằm hỗ trợ giải quyết các bài toán quy hoạch và quản lý phức tạp.
1.4.2.
Chức năng của GIS
Theo Trung tâm Viễn thám và công nghệ thông tin (RITC) - 2014, GIS bao gồm những
chức năng cơ bản sau:
Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý: Đây là quá trình chuyển đổi dạng dữ liệu từ dạng bản
đồ giấy, từ tài liệu, văn bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS.
Quản lý dữ liệu: Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo
không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở các
thư mục một cách hệ thống.
Xử lý và phân tích dữ liệu: GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân
tích bản đồ và số liệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản
đồ và phân tích quy hoạch lãnh thổ.
Kết xuất dữ liệu: Chức năng xuất dữ liệu hay còn gọi là chức năng báo cáo của GIS cho
phép hiển thị, trình bày các kết quả phân tích và mơ hình hóa khơng gian. Các liệu này có
thể ở dạng bản đồ, bảng thuộc tính, báo cáo, biểu đồ...trên màn hình máy tính hoặc trên các
vật liệu truyền thống khác ở các tỷ lệ và chất lượng khác nhau tùy theo yêu cầu của người
dùng.
13
1.5. Khái quát nhiệt độ bề mặt – LST
1.5.1.
Khái niệm nhiệt độ bề mặt đất
Hình 1 - 4: Bản đồ nhiệt độ bề mặt đất toàn cầu tháng 2/2017
(Nguồn: Nasa Earth Observations)
Nhiệt độ bề mặt đất được coi là nhiệt độ của lớp nằm giữa bề mặt đất và khí quyển
(Jiang, Z., Wei, X., & Jiang. ,2011), được duy trì bởi thành phần đến của bức xạ Mặt trời,
bức xạ sóng dài, thành phần thốt đi của bức xạ hồng ngoại từ mặt đất, thông lượng nhiệt
hiện và nhiệt ẩn, thơng lượng nhiệt đi vào mặt đất (Nguyễn Thị Bích Ngọc, 2013). Nhiệt
độ bề mặt đất là một trong các chỉ số vật lý về quá trình cân bằng năng lượng trên bề mặt
trái đất, là yếu tố cơ bản quyết định các hiện tượng nhiệt trên mặt đất… Nhiệt độ bề mặt
đất còn là một chỉ thị quan trọng của sự cân bằng năng lượng trên bề mặt Trái đất cũng như
của hiệu ứng nhà kính. Ở vĩ độ trung bình đến vĩ độ cao, nhiệt độ bề mặt đất có thể thay
đổi quanh năm... Độ cao cũng đóng một vai trò rõ ràng trong nhiệt độ, như khu vực đồi núi
luôn mát hơn các khu vực khác dù ở cũng vĩ độ. Nhiệt độ bề mặt đất có mối liên hệ chặt
chẽ với các quá trình biến đổi của môi trường đất, là yếu tố môi trường quan trọng tác động
tới các hoạt động sống của sinh vật. Do độ nhạy của nhiệt độ bề mặt đất với độ ẩm đất và
lớp phủ thực vật, nên nó cịn là thành phần quan trọng trong rất nhiều ứng dụng nghiên cứu
về mơi trường, đơ thị, khí tượng, thuỷ văn, sinh thái học và sinh địa hoá.
14
Nhiệt độ bề mặt đất khác với nhiệt độ không khí, vì bề mặt đất nóng và lạnh nhanh hơn
khơng khí. Mặc dù vậy vẫn có mối quan hệ chặt chẽ giữa nhiệt độ khơng khí và nhiệt độ
bề mặt đất. Nhiệt độ khơng khí thường khơng biến đổi theo khơng gian như nhiệt độ bề
mặt đất nên có thể đo được dễ dàng hơn, điều này rất cần thiết trong việc nghiên cứu mối
quan hệ giữa nhiệt độ không khí và dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất thu nhận được từ ảnh vệ
tinh.
Nhiệt độ bề mặt đất được tính tốn trên cơ sở phát xạ của các đối tượng bề mặt (cây
cối, đất đai, nhà cửa, …) quan sát bởi bộ cảm tại các góc nhìn tức thời và năng lượng điện
từ đo được trên băng nhiệt hồng ngoại của các bộ cảm đặt trên vệ tinh. Nhiệt độ bề mặt đất
được tính tốn để hỗ trợ các nghiên cứu về thay đổi bề mặt đất như quá trình đơ thị hóa, sa
mạc hóa, theo dõi hỏa hoạn và các đám cháy rừng, nghiên cứu lớp phủ bề mặt,…
1.5.2.
Cân bằng nhiệt của mặt đất
Cân bằng nhiệt của mặt đất được định nghĩa là hiệu số giữa phần năng lượng nhận được
và mất đi của mặt đất. Nếu cân bằng nhiệt có giá trị dương, mặt đất nóng lên, cịn nếu có
giá trị âm thì mặt đất sẽ bị lạnh đi. Để hiểu được nguyên nhân của sự thay đổi nhiệt độ bề
mặt đất, cần phải xem xét quá trình thu – nhận năng lượng của bề mặt đất.
Phương trình cân bằng nhiệt mặt đất được viết dưới dạng (Nguyễn Ngọc Truyền, 2009):
B’ = B – LE + V + P,
Trong đó:
B: Bức xạ thuần (net radiation)
L: Tiềm nhiệt bốc hơi (latent heat)
E: Lượng nước bốc hơi (evaporation)
V: Lượng nhiệt trao đổi với khí quyển (sensible heat)
P: Lượng nhiệt trao đổi với lớp đất bên dưới bề mặt đất
Ban ngày: B>0; LE, V và P<0; B’>0. Ban đêm: B<0; LE, V, và P>0; B’<0. Vào ban
ngày B’ có giá trị dương do nhận được nhiều năng lượng bức xạ từ mặt trời dẫn đến mặt
đất nóng lên. Cịn vào ban đêm, B’ có giá trị âm do ban đêm mặt đất nhận được năng lượng
rất ít khơng bù được phần năng lượng mất đi do bức xạ sóng dài (Nguyễn Ngọc Truyền,
2009)
15
Thơng thường trong q trình một ngày một đêm, lượng nhiệt truyền vào sâu bên trong
bề mặt đất vào ban ngày gần bằng lượng nhiệt từ các lớp đất sâu truyền ra ngoài vào ban
đêm. Những biến đổi theo mùa của lượng nhiệt thu vào – tỏa ra trong bề mặt đất trong một
năm hầu như được cân bằng. Nhiệt độ trung bình/năm của mặt đất do đó ít biến đổi từ năm
nàysang năm khác.
1.5.3.
Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt đất
Trong thực tế, năng lượng bức xạ trên một vùng rộng là như nhau, song nhiệt độ đất
trên từng loại bề mặt đất trong vùng đó lại khác nhau. Sự khác biệt đó là do khả năng hấp
thụ nhiệt của từng loại đất. Sau đây là một số nguyên nhân chính gây nên sự khác biệt giữa
nhiệt độ bề mặt đất ở từng khu vực:
1.5.3.1. Độ dẫn nhiệt của đất
Độ dẫn nhiệt của đất là đại lượng dùng để đánh giá khả năng truyền nhiệt của các loại
đất. Nó có giá trị bằng lượng nhiệt đi qua một đơn vị diện tích là 1cm2 trong một giây làm
cho nhiệt độ giảm đi một độ trên 1cm. Độ dẫn nhiệt của đất càng lớn thì nhiệt độ của nó
biến thiên càng ít.
Các loại đất khác nhau thì độ dẫn nhiệt cũng khác nhau, nó phụ thuộc vào các chất cấu
tạo nên đất, các loại khoáng trong đất, độ ẩm và độ xốp của đất.
1.5.3.2. Nhiệt dung thể tích của đất
Nhiệt dung thể tích của đất là nhiệt lượng cần thiết để 1cm3 đất tăng lên hay giảm đi
một độ. Đất có nhiệt dung càng lớn thì biến thiên nhiệt độ đất sẽ càng nhỏ. Do sự khác biệt
giữa nhiệt dung thể tích của nước và nhiệt dung thể tích của khơng khí nên nhiệt dung của
đất phụ thuộc vào lượng nước và lượng khơng khí chứa trong đất.
1.5.3.3. Hàm lượng mùn trong đất
Mùn là tác nhân làm giảm nhiệt dung và độ dẫn nhiệt của đất, tăng khả năng giữ nước
và hấp thụ bức xạ mặt trời. Ở vùng nhiệt đới ẩm, chế độ nhiệt của đất mùn tương đối ơn
hịa do có độ ẩm cao, tuy nhiên, nếu là đất mùn thiếu ẩm sẽ có biên độ nhiệt độ cao hơn.
16
1.5.3.4. Lớp phủ bề mặt đất
Lớp phủ bề mặt đất là tất cả các thành phần vật chất tự nhiên và nhân tạo bao phủ trên
bề mặt trái đất bao gồm các yếu tố thực vật (mọc tự nhiên hoặc được trồng), các cơng trình
kinh tế – xã hội được xây dựng của con người, thổ nhưỡng, nước, đá, đá cẩm thạch, bề mặt
cát … Qua từng năm tháng, lớp phủ bề mặt đất không ngừng biến đổi đặc biệt dưới tác
động mạnh mẽ của thiên tai, con người – đó là các hoạt động phát triển kinh tế – xã hội.
Bảng 1 - 4: Hiệu nhiệt độ của đất tại sườn dốc hướng Nam và hướng Bắc ở độ sâu
10cm vào tháng 7 (dốc nghiêng 20 – 22 độ) (Đặng Thị Hồng Thủy, 2003)
Bề mặt đất
10 giờ
12 giờ
14 giờ
16 giờ
Đất trống
8,4 ℃
11,8℃
16,1 ℃
15,7 ℃
Đất có cỏ bao
3,2 ℃
4,3 ℃
6,2 ℃
7,4 ℃
phủ
Đất trống trên sườn dốc nóng lên mạnh hơn so với đất được lớp phủ thực vật che phủ
(bảng 1.5). Lớp phủ thực vật che tối bề mặt đất và hấp thụ một lượng bức xạ lớn và thậm
chí hấp thụ toàn bộ lượng bức xạ mặt trời đi tới. Nhưng cũng vào thời gian này, nó làm mặt
đất nóng lên và tạo ra tán xạ hữu hiệu; mặc dù vậy phía dưới lớp phủ thực vật, mùa hè đất
lạnh hơn đất trống và mùa đông - ấm hơn (Vũ Thanh Hằng, Chu Thị Thu Hường, 2013).
1.5.3.5. Địa hình và địa thế của đất
Trên bề mặt lồi nhiệt độ bề mặt đất sẽ biến thiên ít hơn so với ở bề mặt lõm. Ở Bắc bán
cầu, đất dốc hướng Nam ln có nhiệt độ cao hơn hướng Bắc và ngược lại ở Nam bán cầu.
Đất dốc có nhiệt độ cao hơn đất bằng phẳng
1.5.3.6. Mục đích sử dụng đất
Việc sử dụng đất đai cũng có ảnh hưởng lớn đối với nhiệt độ bề mặt. Lượng phát thải
khí nhà kính do sử dụng đất và thay đổi mục đích sử dụng đất cũng là nguyên nhân đối với
sự gia tăng nhiệt độ bề mặt đất mà nạn chặt phá rừng vẫn cịn diễn ra dẫn đến suy thối
rừng là một trong những ngun nhân chính.
Bên cạnh đó, nhiệt độ bề mặt đất còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như:
17
