XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BIỂN MIỀN TRUNG BẰNG ẢNH LANDSAT

MỤC LỤC MỤC LỤC 3 DANH MỤC BẢNG 7 LỜI CAM ĐOAN 9 LỜI CẢM ƠN 10 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH MỞ ĐẦU 111 1. Tính cấp thiết của đề tài 212 2. Mục tiêu nghiên cứu 414 3. Khu vực nghiên cứu 414 4. Phạm vi nghiên cứu 414 5. Phương pháp nghiên cứu: 515 Error Hyperlink reference not valid.Hình 1.5 Phương pháp nghiên cứu 15 6. Bố cục của đề tài 515 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 616 1. Đặc điểm khu vực 616 1.1 Vị trí địa lý 616 Error Hyperlink reference not valid.Hình 1. Mô phỏng khu vực nghiên cứu 16 1.2 Khí hậu 818 1.3 Tài nguyên biển 919 Error Hyperlink reference not valid.Hình 1.1 Bãi biển Nhật Lệ Quảng Bình 21 Error Hyperlink reference not valid.Hình 1.2 Bãi tắm Cửa Tùng Quảng Trị 22 Error Hyperlink reference not valid.Hình 1.3 Bãi tắm Mỹ Thủy 22 Error Hyperlink reference not valid.Hình 1.4 Bãi biển Cửa Việt 23 CHƯƠNG 2: . 24 XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT BIỂN MIỀN TRUNG 1424 2.1 Tổng quan các nghiên cứu xác định nhiệt độ bề mặt bằng ảnh viễn thám 1424 2.1.1 Tổng quan nghiên cứu của Việt Nam 1424 2.1.2 Tổng quan nghiên cứu của thế giới 1525 2.2 Giới thiêu hệ thống các vệ tinh viễn thám 1626 2.2.1 Ảnh vệ tinh Landsat 7 1626 Error Hyperlink reference not valid.Bảng 2 Thông số kỹ thuật của vệ tinh Landsat 7 27 Error Hyperlink reference not valid.Bảng 2.1 Đặc trưng bộ cảm của Landsat 28 Error Hyperlink reference not valid.Bảng 2.2 Một số dạng tổ hợp khác 30 2.2.2 Ảnh vệ tinh Landsat 8 2131 Error Hyperlink reference not valid.Bảng 2.3 Đặc trưng Bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8 (LDCM) 32 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.4 Qui trình công nghệ Hiện chỉnh bản đồ bằng ảnh vệ tinh Landsat 8 33 Error Hyperlink reference not valid.Bảng 2.5 Bảng Tham chiếu chuyển đổi hệ tổ hợp màu giữa ảnh Landsat 7 và 8 34 2.3 Khai thác dữ liệu 2636 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2 Giao diện địa chỉ Internet Glovis.usgs.gov. 36 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.1 Trình tự các bước để lựa chọn ảnh phù hợp 36 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.2 Tiến hành download ảnh 37 2.4 Xử lý ảnh 2838 2.4.1 Ảnh Landsat 7 2838 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.3 Mở file ảnh trong phần mềm Arcgis 39 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.4 Chèn band ảnh 39 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.5 Giao diện làm việc của công cụ Clip 40 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.6 Kết quả cắt band 7 theo shapefile khu vực 41 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.7 Kết quả cắt band 7 theo shapefile khu vực 41 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.8 Giao diện tính toán công thức tính nước 42 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.9 Kết quả khi tìm giá trị của nước 42 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.10 Tách giá trị nước với những giá trị khác 43 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.11 Kết quả giá trị nước thu được 43 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.12 Chuyển Raster sang Polygon 44 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.13 Band nhiệt sau khi được xử lý 44 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.14 Giá trị Lmax, Lmin đính kèm trong file ảnh viễn thám 45 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.15 Giá trị Qmax, Qmin 46 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.16 Tính toán giá trị Lb của nước 47 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.17 Giá trị quang phổ Lb 47 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.18 Giá trị hằng số K1, K2 48 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.19 Công thức tính toán ở dạng 0K 49 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.20 Nhiệt độ của nước( 0K ) 49 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.21 Nhiệt độ của nước ( 0C ) 50 2.4.2 Ảnh Landsat 8 4050 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.22 Giao diện làm việc của công cụ Clip 51 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.23 Kết quả cắt band 6 theo shapefile khu vực 51 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.24 Kết quả cắt band 3 theo shapefile khu vực 52 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.25 Giao diện công thức tính nước 52 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.26 Kết quả tìm giá trị nước 53 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.27 Tách giá trị nước với giá trị khác 53 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.28 Kết quả 54 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.29 Chuyển Raster sang Polygon 54 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.30 Sau khi tách nước với đất 55 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.31 Band nhiệt sau khi được xử lý 55 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.32 Giá trị Lmax, Lmin của band 10 56 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.33 Giá trị Qmax, Qmin của band 10 57 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.34 Giao diện tính toán 58 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.35 Giá trị quang phổ Lb 58 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.36 Hằng số K1, K2 có trong file đính kèm khi giải nén ảnh viễn thám 59 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.37 Giao diện tính toán 60 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.38 Nhiệt độ của nước (0 K) 60 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.39 Nhiệt độ của nước (0C) 61 2.5 Thành lập bản đồ nhiệt độ 5262 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.40 Bản đồ nhiệt độ năm 2002 của vệ tinh Landsat 7 62 Error Hyperlink reference not valid.Hình 2.41 Bản đồ nhiệt độ năm 2016 của vệ tinh Landsat 8 63 CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5464 1. Kết luận 5464 2. Kiến nghị 5565 TÀI LIỆU THAM KHẢO 5666

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHOA HỌC BIỂN VÀ HẢI ĐẢO ĐÀO THANH HÀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BIỂN MIỀN TRUNG BẰNG ẢNH LANDSAT Hà Nội, Tháng năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHOA HỌC BIỂN VÀ HẢI ĐẢO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BIỂN MIỀN TRUNG BẰNG ẢNH LANDSAT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BIỂN MIỀN TRUNG BẰNG ẢNH LANDSAT Chuyên ngành: Khí tượng Thủy văn biển Mã ngành: 52440299 Sinh viên thực hiện: Đào Thanh Hà Giảng viên hướng dẫn: ThS Thi Văn Lê Khoa Hà Nội, Tháng năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Xác định nhiệt độ biển miền trung ảnh Landsat” thực hướng dẫn ThS Thi Văn Lê Khoa Các nội dung nghiên cứu kết nghiên cứu đề tài trung thực chưa công bố trước Các số liệu đồ án sử dụng trung thực, nguồn trích dẫn có thích rõ ràng, trung thực, minh bạch, có tính thừa kế, phát triển từ tài liệu, báo, công trình công bố Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan nội dung trình bày đồ án Hà Nội ngày 16 tháng năm 2017 NGƯỜI CAM ĐOAN ĐÀO THANH HÀ LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo Khoa Khí tượng Thủy văn biển Khoa Tài nguyên nước, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội không ngừng truyền thụ kiến thức bổ ích rèn luyện người năm tháng học tập để em đạt kết Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy giáo Ths Thi Văn Lê Khoa tạo cho em điều kiện tốt nhất, định hướng cho em cách tiếp cận với toán giành nhiều thời gian quý báu để đọc bài, nhận xét, đưa góp ý mặt nội dung để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình toàn thể bạn bè lớp DH3KB2 chia sẻ, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện để em hoàn thành nhiệm vụ học tập đồ án Do hạn chế thời gian khả thân, có nhiều cố gắng đồ án không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Vì vậy, em mong nhận góp ý, bảo quý báu thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện tốt Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 16 tháng 05 năm 2017 Sinh viên Đào Thanh Hà MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒSƠ ĐỒ, HÌNH Hình 2.24 Kết cắt band theo shapefile khu vực Tiếp theo ta tiến hành tìm giá trị nước công thức: Water= MIR/Green*100 Trong Landsat 87 MIR band Green band Vào search chọn Raster calculator, lên bảng tính, ta tiến hành nhập số liệu hình ấn OK Hình 2.25 Giao diện công thức tính nước 51 Sau áp dụng công thức ta thu được: Hình 2.26 Kết tìm giá trị nước Ta nhận thấy có giá trị xuất Chọn giá trì giá trị nước Tiếp theo vào Search chọn Raster Calculator Chọn phần kết công thức tính toán nước vừa tính để phân tách loại giá trị nước giá trị nước: Hình 2.27 Tách giá trị nước với giá trị khác 52 Hình 2.28 Kết Sau lại tiến hành chuyển Raster sang Polygon Mục đích để chọn giá trị add vào band nhiệt Hình 2.29 Chuyển Raster sang Polygon Chọn Select Features để chọn giá trị nước Sau dùng chuột phải tách nước khỏi shapefile 53 Hình 2.30 Sau tách nước với đất Sau chọn đối tượng nước, ta add ảnh band nhiệt band 10 với shapefile lựa chọn để tạo thành band nhiệt Hình 2.31 Band nhiệt sau xử lý B Tính nhiệt độ nước khu vực (W/m2/sr/) Lb= Trong đó: 54 + DN: số kỹ thuật số điểm ảnh Ở giá trị ta vừa cắt theo band + Lmax Lmin: số hiệu chỉnh tìm thấy tệp đính kèm ảnh download ảnh Hình 2.32 Giá trị Lmax, Lmin band 10 Ở hai giá trị có giá trị: + Lmax = rad _ maximum _ band 10 = 22.00180 + Lmin = rad _ minimum _ band 10= 0.10033 + Qmax Qmin giá trị lớn thấp độ sang DN tìm thấy tệp đính kèm có ảnh ta giải nén 55 Hình 2.33 Giá trị Qmax, Qmin band 10 Qmax Qmin có giá trị là: + Qmax = quantiz _ cal _ maximum _ band 10 = 65535 + Qmin = quantiz _ cal _ minimum _ band 10 = Vào Search tìm vào chọn “Raster calculator”, sau nhập thông số cần tính toán để tính giá trị Lb 56 Hình 2.34 Giao diện tính toán Hình 2.35 Giá trị quang phổ Lb * Sử dụng phương trình Plank tính toán nhiệt độ nước Tương tự ta áp dụng công thức Ts= Trong đó: + Ts nhiệt độ bề mặt (K) 57 + RC độ xạ nhiệt hiệu chỉnh từ bề mặt = Lb + εƐNB = 0.99 ≈ + K1 K2 số ảnh có file đính kèm giải nén ảnh viễn thám Hình 2.36 Hằng số K1, K2 có file đính kèm giải nén ảnh viễn thám + K2 = K2 _ constant _ band 10 = 1321.0789 + K1 = K1 _ constant_ band 10 = 774.8853 58 Hình 2.37 Giao diện tính toán Sau tính toán ta thu kết nhiệt độ hình sau: Hình 2.38 Nhiệt độ nước (0 K) Giá trị đạt từ 283.827 – 306.837 (0K) Vì kết vừa tính toán dạng 0K nên ta cần phải chuyển đổi sang dạng 0C để dễ dàng cho người sử dụng Tiến hành lấy giá trị vừa tính toán trừ 273 để có kết dạng 0C Cuối ta thu kết nhiệt độ hình sau: 59 Hình 2.39 Nhiệt độ nước (0C) Giá trị đạt từ 20 – 33.5 (0C) 60 2.5 Thành lập đồ nhiệt độ - Thành lập đồ nhiệt độ loại ảnh Landsat từ kết xử lý 61 Hình 2.40 Bản đồ nhiệt độ năm 2002 vệ tinh Landsat Hình 2.41 Bản đồ nhiệt độ năm 2016 vệ tinh Landsat 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Khu vực biển miền Trung đoạn từ Quảng Bình đến Thừa Thiên Huế khu vực tương đối phức tạp Kết nghiên cứu cho thấy nhiệt độ bề mặt nước biển nơi phân bố rõ ràng Nhiệt độ nước biển khu vực ba tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị , Thừa ThiênHuế rơi vào khoảng từ 20 đến 30 độ Từ khu vực Quảng Bình vào Thừa Thiên-Huế, nhiệt độ nước biển giảm rõ rệt Nhiệt độ nước biển khu vực giáp Quảng Bình – tỉnh nằm nơi hẹp theo chiều Đông-Tây - cao nhất, từ khoảng 29 đến 32 độ Tiếp theo đó, nhiệt độ nước biển khu vực giáp Quảng Trị thấp hơn, từ 23 đến 25 độ Cuối cùng, khu vực giáp Thừa Thiên-Huế có nhiệt độ nước biển thấp nhất, từ 21 đến 25 độ Đặc biệt, nhiệt độ nước vùng biển tiếp giáp đất liền thấp so với nhiệt độ nước nằm xa bờ Trong năm 2002 năm 2016, nhiệt độ nước biển chênh lệch không đáng kể Từ biểu đồ ta thấy rõ nhiệt độ nước biển giảm từ Bắc xuống Nam Nhiệt độ trung bình năm 2002 cao so với năm 2016 số tác nhân ảnh hưởng dến đến như: xả thải, dòng biển nóng chảy vào , tàu bè lại nhiều quanh khu vực biển… Ngày nay, ứng dụng công nghệ viễn thám trở thành nhu cầu thực tế nhiều nước giới, giúp ta quản lý giám sát vấn đề nhiệt độ nước biển cách nhanh chóng vô xác với giá thành thấp Các thông tin chiết xuất từ tư liệu viễn thám mang tính khách quan, khu vực rộng lớn, đáp ứng kịp thời cho giám sát tài nguyên môi trường Mặt khác, ảnh vệ tinh Landsat có độ phân giải không gian đạt 15 m luôn thỏa mãn điều kiện ≤ 0,1xM = 25 m (M mẫu số tỉ lệ đồ) nên dư thừa độ xác cho thành lập chỉnh đồ địa hình tỉ lệ 1:250.000 nhỏ Đề tài khảo sát phương pháp chiết xuất thông tin SST từ ảnh Landsat, thông số quan trắc trạm Việt Nam Ngoài ứng dụng nghiên cứu môi trường biển, thông số ứng dụng số nước giới để dự báo luồng cá biển Việc xác định tiêu viễn thám để tính toán nhiệt độ mặt nước biển trở thành phương pháp phổ biến lĩnh 63 vực viễn thám Việc tính toán nhiệt độ bề mặt biển thị tốt cân lượng bề mặt trái đất hiệu ứng nhà kính Nó kết hợp nhiều kết tương tác khí - đại dương động khí đại dương, cần thiết nghiên cứu thuộc lĩnh vực khí hậu, thuỷ văn, sinh học, địa sinh học Kiến nghị Hiện tại, trạm thu ảnh Landsat thường xuyên hoạt động thu nhận liệu hàng ngày, phục vụ vào mục đích cụ thể hỗ trợ cảnh báo cháy rừng, song trạm cập nhật lưu trữ nguồn liệu gốc Dữ liệu Landsat ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau., đĐối với quan trắc biển đại dương, cần phải mở rộng ứng dụng để khai thác nguồn liệu để hỗ trợ trạm quan trắc Việt Nam Trên sở kết quan trắc ban đầu, mong muốn có số liệu thực đo để xây dựng đồ phân vùng nhiệt ven biển để phục vụ công tác nuôi trồng thủy hải sản, với xây dựng dự án sản xuất thử nghiệm Dự án thử nghiệm phối hợp với quan nghiên cứu quan sử dụng, thử nghiệm sản xuất sản phẩm SST nhằm mục đích: •Phải có kiến thức chuyên gia bề dày kinh nghiệm giải đoán ảnh, xử lý ảnh •Hoàn thiện quy trình công nghệ, nâng cao độ xác xác định giá trị SST từ ảnh vệ tinh •Đưa sản phẩm ứng dụng thực tiễn Việt Nam, cách cung cấp cập nhật liệu hàng ngày vào nguồn sở liệu quốc gia để quan sử dụng 64 Tài liệu tham khảoTÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ARSC (2002), Arizona Remote Sensing Center: “Landsat Atmospheric and Radiometric Correction” Information on website adapted from Skirvin, S (2000) [2] Cục bảo vệ môi trường (2003), Báo cáo tóm tắt “Kết quan trắc phân tích môi trường vùng biển phía Bắc Việt Nam năm 2003” [3] Nguyễn Xuân Đạo (1994năm?), “Cơ sở viễn thám, Trung tâm viễn thám geomatic, 1994” [4] Lê Đại Ngọc, (2009), “Tổ hợp màu để giải đoán ảnh vệ tinh Landsat phục vụ chỉnh đồ địa hình 1:250.000” [5] Doãn Hà Phong (2013), “Ứng dụng Viễn thám nghiên cứu Tài nguyên Môi trường Biển”, Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ [6] Nguyễn Ngọc Thạch ( 2005), “Cơ sởsỡ viễn thám NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội”” [7] Nguyễn Ngọc Thạch (1997), “Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường Hà Nội”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật” [8] Hà Văn Thuân (2012), “ Kết hợp thông tin từ ảnh vệ tinh đa phổ, đa thời gian phương pháp thống kê đa biến” [9] Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung (2009), “Phương pháp viễn thám nhiệt nghiên cứu phân bố nhiệt độ bề mặt biển Tc Các KH TĐ, T.31, 2, 168-177” Em coi lại xem sách người ta đề “100m” hay “100 m”, kiểu viết liền hay viết tách í để thống 65