Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.2. Thực nghiệm tính nhiệt độ không khí bằng dữ liệu viễn thám
4.2.2. Thực nghiệm tính toán nhiệt độ không khí
1. Xử lý dữ liệu và đăng ký hệ toạ độ.
Dữ liệu DEM được chuyển đổi cắt ghép theo khu vực nghiên cứu như hình dưới đây:
Hình 4.4. Mô hình số địa hình tại khu vực đã được cắt ghép và xử lý Dữ liệu NDVI được chuyển đổi cắt ghép theo khu vực nghiên cứu.
Hình 4.5. Chỉ số NDVI đã xử lý ngày 29/09/2019
Hình 4.6. Chỉ số NDVI đã xử lý ngày 11/12/2019
Dữ liệu MODIS ở dạng HDF được tải về sẽ được chuyển đổi về hệ toạ độ địa lý. Với mỗi thời điểm, có 2 ảnh nên hai ảnh được ghép lại với nhau để có nhiệt độ bề mặt từng thời điểm trong khu vực nghiên cứu. Đồng thời chuyển đổi nhiệt độ K về nhiệt độ C. Công việc này được thực hiện trên phần mềm ENVI.
2. Tính toán các ảnh của các biến đầu vào.
Ảnh giá trị nghịch đảo DEM (DEM_ND) và tỉ lệ chỉ số thực vật (NDVIper)
Thực hiện nghịch đảo DEM và tỉ lệ chỉ số thực vật bằng phần mềm ENVI:
DEM_ND = 1/DEM
NDVIper = (2-(NDVI+1))/2
3. Trích xuất các giá trị lập hàm hồi quy Sử dụng phần mềm GIS trích xuất các giá trị:
- Nhiệt độ không khí (từ dữ liệu trạm);
- Nhiệt độ bề mặt đất (từ ảnh nhiệt độ bề mặt tính từ MODIS);
- Tham số nghịch đảo độ cao (từ ảnh nghịch đảo độ cao) - Tham số tỉ lệ chỉ số thực vật (từ ảnh tỉ lệ chỉ số thực vật)
Hình 4.7. Nhiệt độ bề mặt từ ảnh MODIS ngày 29/09/2019 lúc 11h.
4. Tiến hành hồi quy đa biến
Hồi quy đa biến (3 biến) tính toán tham số và tương quan. Trong quá trình tính toán phát hiện dữ liệu ở các trạm không tương quan với các biến thì tiến hành điều tra và loại bỏ nếu cần thiết. Hồi quy theo công thức:
T_air = a+ b*T_suf + c* NDVIper + d* DEM_ND T_air :nhiệt độ không khí bằng nhiệt độ đo tại trạm T_suf: nhiệt độ bề mặt từ dữ liệu MODIS.
NDVIper và DEM_ND được chiết xuất ở trên
Với thời điểm 11/12/2019 lúc 11h số liệu hồi quy như sau:
Bảng 4.3. Số liệu hồi quy nhiệt độ không khí ngày 11/12/2019 lúc 11h STT Trạm Số liệu
đo
Nhiệt độ bề
mặt NDVIper DEM_ND
1 Bái Thượng 21.1 23.7 0.254550 0.040000
2 Hồi Xuân 16.1 18.7 0.128150 0.011765
3 Như Xuân 20.0 22.3 0.181600 0.066667
4 Sầm Sơn 20.8 24.1 0.196950 0.142857
5 Thanh Hoá 19.5 22.8 0.305150 0.500000
6 Tĩnh Gia 20.4 24.2 0.292200 0.100000
7 Yên Định 20.0 23.4 0.262600 0.125000
Regression Statistics
Multiple R 0.969697697
R Square 0.940313623
Adjusted R Square 0.880627246 Standard Error 0.578825992
Observations 7
Như vậy, tương quan của các yếu tố rất cao với R là 0.94. Độ lệch chuẩn chỉ là 0.57 độ C.
Với thời điểm 11/12/2019 lúc 14h số liệu hồi quy như sau:
Thời điểm này số liệu chỉ có tại 5 trạm quan trắc.
Coefficients
a -0.94431455
b 0.953883363
c -4.317354846
d -0.285881871
Bảng 4.4. Số liệu hồi quy nhiệt độ không khí ngày 11/12/2019 lúc 14h STT Trạm Số liệu
đo
Nhiệt độ bề
mặt NDVIper DEM_ND
1 Bái Thượng 24.8 27.45 0.2227500 0.0500000 2 Hồi Xuân 24.0 23.79 0.1845000 0.0142857 3 Như Xuân 23.5 25.27 0.1546500 0.0666667
4 Sầm Sơn 22.3 24.33 0.2189000 0.2500000
5 Yên Định 23.3 26.63 0.3183000 0.0833333
Regression Statistics
Multiple R 0.924317363 R Square 0.854362587 Adjusted R Square 0.417450349 Standard Error 0.702438292
Observations 5
Như vậy, tương quan của các yếu tố rất cao với R là 0.854. Độ lệch chuẩn chỉ là 0.7 độ C.
Với thời điểm 29/09/2019 lúc 11h số liệu hồi quy như sau:
Bảng 4.5. Số liệu hồi quy nhiệt độ không khí ngày 29/09/2019 lúc 11h STT Trạm Số liệu đo Nhiệt độ bề mặt NDVIper DEM_ND
1 Bái Thượng 31.5 34.75 0.249200 0.043478
2 Hồi Xuân 27.6 28.69 0.054550 0.014493
3 Như Xuân 30.5 31.27 0.136000 0.066667
4 Sầm Sơn 31.4 35.41 0.223700 0.111111
5 Thanh Hoá 30.3 34.89 0.244100 0.250000
6 Tĩnh Gia 31.2 34.53 0.189550 0.111111
7 Yên Định 30.9 34.49 0.309900 0.083333
Coefficients
a 17.64264691
b 0.295823057
c -4.442619213
d -6.760744198
Regression Statistics
Multiple R 0.92017437
R Square 0.846720872
Adjusted R Square 0.693441744 Standard Error 0.746560182
Observations 7
Như vậy, tương quan của các yếu tố rất cao với R là 0.846. Độ lệch chuẩn chỉ là 0.75 độ C.
Với thời điểm 29/09/2019 lúc 14h số liệu hồi quy như sau:
Bảng 4.6. Số liệu hồi quy nhiệt độ không khí ngày 29/09/2019 lúc 14h STT Trạm Số liệu
đo
Nhiệt độ bề
mặt NDVIper DEM_ND
1 Bái Thượng 34.4 35.69 0.2047000 0.0909091 2 Hồi Xuân 33.2 30.53 0.0527500 0.0153846 3 Như Xuân 32.8 32.21 0.1853000 0.0769231 4 Tĩnh Gia 33.1 32.87 0.2425500 0.1111110 5 Yên Định 33.2 34.43 0.3438500 0.0909091
Regression Statistics
Multiple R 0.971714181
R Square 0.94422845
Adjusted R Square 0.7769138 Standard Error 0.290390398
Observations 5
Như vậy, tương quan của các yếu tố rất cao với R là 0.944. Độ lệch chuẩn chỉ là 0.29 độ C.
6. Tính toán ảnh nhiệt độ không khí gần mặt đất
Từ các giá trị tham số a,b,c,d và các ảnh các biến đầu vào tính toán ảnh nhiệt độ không khí gần mặt đất
7. Thành lập bản đồ phân bố nhiệt độ không khí gần mặt đất Kết quả như hình dưới đây
Coefficients
a 10.02052935
b 0.642475303
c -2.250051189
d -5.787148696
Coefficients
a 20.37509108
b 0.427036225
c -4.873769895
d -2.420143656
Hình 4.8. Bản đồ phân bố nhiệt độ không khí ngày 29/09/2019 lúc 11h
Hình 4.9. Bản đồ phân bố nhiệt độ không khí ngày 29/09/2019 lúc 14h
Hình 4.10. Bản đồ phân bố nhiệt độ không khí ngày 11/12/2019 lúc 11h
Hình 4.11. Bản đồ phân bố nhiệt độ không khí ngày 11/12/2019 lúc 14h