NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH MODIS TRONG TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT VÀ CẢNH BÁO KHÔ HẠN

tuan rimf

5/07/2017

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Tây Nguyên là vùng cao nguyên ở Nam Trung Bộ Việt Nam có đất đai màu mỡ với đất đỏ bazan đặc trưng, diện tích rừng còn lại lớn với thảm sinh vật đa dạng, trữ lượng khoáng sản phong phú hầu như chưa được khai thác và tiềm năng du lịch cao. Tuy nhiên hiện nay, vùng đất này đang phải đối mặt với không ít nguy cơ về suy thoái rừng cũng như suy thoái chất lượng đất, kéo theo những hậu quả như sụt giảm năng suất cây trồng và nạn hạn hán đang ngày một mở rộng diện tích. Tính đến tháng 3/2013, các tỉnh Tây Nguyên đã có trên 73.773 ha/600.000 ha cây trồng các loại bị hạn, chủ yếu là lúa nước và cà phê. Dự báo, diện tích khô hạn các tỉnh Tây Nguyên sẽ còn tiếp tục tăng thêm 73.000 ha. Trong những năm gần đây, Tây Nguyên liên tục là một trong những khu vực chịu hạn hán và thiếu nước trầm trọng nhất cả nước. Từ đó có thể thấy những nghiên cứu về cảnh báo hạn hán là rất cần thiết cho công tác ứng phó, cũng như quy hoạch sử dụng đất hợp lý nói riêng, và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên của Tây Nguyên nói chung.

Nhiệt độ lớp phủ bề mặt (Land surface temperature - LST) là một trong các chỉ số về quá trình cân bằng năng lượng trên bề mặt Trái đất, là kết quả của các tương tác, trao đổi năng lượng giữa mặt đất – khí quyển. Nhiệt độ bề mặt đất được tính toán trên cơ sở sự phát xạ của các đối tượng bề mặt (đất đai, lớp phủ thực vật, bề mặt của nhà cửa…) và có mối liên quan mật thiết với các quá trình biến đổi của môi trường đất, đồng thời cũng phản ánh sự thay đổi của lớp phủ thực vật, đóng vai trò quan trọng với các chỉ số cảnh báo hạn hán, ví dụ như trong điều kiện khô hạn, nhiệt độ lá cây tăng cao là một chỉ số phản ánh sự thiếu nước của thực vật (Mcvicar T. R. và Jupp D.L.B 1998). Mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và các loại thực phủ sẽ góp phần tìm ra câu trả lời tốt nhất để cải thiện những vấn đề như nạn hạn hán, sâu bệnh, cải thiện chất lượng môi trường, từ đó làm cơ sở khoa học cho công tác cảnh báo hạn và quy hoạch sử dụng đất

Trong điều kiện hiện nay ở Tây Nguyên, sử dụng các lực lượng hiện có chưa thể đáp ứng những yêu cầu của công tác nghiên cứu, nên một hệ thống có khả năng cung cấp kịp thời, liên tục các thông tin giám sát và quản lý rừng trên diện rộng là hết sức cần thiết. Cùng với sự phát triển của công nghệ vệ tinh quan sát Trái đất, khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu lớp phủ thực vật cho thấy có nhiều ưu thế với điều kiện đặc thù của Tây Nguyên. Và việc ứng dụng ảnh viễn thám, đặc biệt là ảnh MODIS (có khả năng chụp 1 – 4 ảnh/ngày) hiện nay đáp ứng được các yêu cầu này. Ưu điểm của ảnh MODIS là thể thu nhận được hàng ngày, với tần suất quan sát lãnh thổ cao, độ phủ trùm lớn, giúp thu thập thông tin nhanh chóng, đồng bộ, khách quan rất phù hợp cho công tác giám sát lớp phủ và phát triển của rừng ở các tỉnh Tây Nguyên. Đây là ưu điểm vượt trội của dữ liệu này so với ảnh vệ tinh độ phân giải cao. Ngoài ra, ảnh MODIS cũng cung cấp những chỉ số quan trọng về hiện trạng lớp phủ rừng như các chỉ số sinh trưởng thực vật, chỉ số diện tích lá, độ bốc hơi nước bề mặt... Trong đó, các thông số về nhiệt độ bề mặt – LST (Land Surface Temperature) hay chỉ số khô hạn hoàn toàn có thể tính được từ ảnh vệ tinh MODIS phục vụ cho công tác cảnh báo hạn hán. Bên cạnh đó, trong các loại dữ liệu vệ tinh, thì ảnh MODIS được đánh giá là cung cấp các thông tin về nhiệt độ cho độ chính xác cao nhất hiện nay.

Vì những lý do trên, học viên chọn đề tài : “Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt bằng tư liệu ảnh MODIS phục vụ cảnh báo hạn hán khu vực Tây Nguyên” cho luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của mình

2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài.

-   Tính toán được nhiệt độ bề mặt khu vực Tây Nguyên từ tư liệu ảnh MODIS và tính được chỉ số mức khô hạn nhiệt độ - thực vật để xây dựng bản đồ cảnh báo hạn hán khu vực Tây Nguyên

Để đạt được mục tiêu, đề tại thực hiện các nhiệm vụ và nội dung sau:

1) Tổng quan tài liệu, các nghiên cứu về tính toán nhiệt độ bề mặt đất, và cách tính chỉ số khô hạn nhiệt độ - thực vật từ dữ liệu ảnh MODIS

2) Thu thập, phân tích và đánh giá các tài liệu đã được công bố có liên quan đến nội dung của đề tài (bao gồm cả tài liệu về điều kiện tự nhiên, lẫn kinh tế xã hội);

3) Tính toán chỉ số nhiệt độ bề mặt đất, chỉ số khô hạn  

4) Đưa ra các cảnh báo về hạn hán cho khu vực nghiên cứu.

3. Giới hạn phạm vi nghiên cứu.

Khu vực nghiên cứu có tọa độ địa lý: 11⁰15' đến 15⁰30' vĩ độ Bắc 107⁰10' đến 109⁰05' kinh độ Đông. Thuộc phạm vi hành chính của các tỉnh, xếp theo thứ tự vị trí địa lý từ bắc xuống nam là: Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng

Hình 1. Vùng nghiên cứu khu vực Tây Nguyên

Bảng1: Số liệu hành chính các tỉnh vùng Tây Nguyên

Tỉnh	Tỉnh lỵ	Thành phố	Thị xã	Huyện	Dân số	Diện tích	Mật độ dân số
Đắk Lắk	Thành phố Buôn Ma Thuột	1	1	13	1.733.100	13.125,4 km²	132 người/km²
Đắk Nông	Thị xã Gia Nghĩa		1	7	492.000	6.515,6 km²	76 người/km²
Gia Lai	Thành phố Pleiku	1	2	14	1.277.600	15.536,9 km²	82 người/km²
Kon Tum	Thành phố Kon Tum	1		8	432.900	9.690,5 km²	45 người/km²
Lâm Đồng	Thành phố Đà Lạt	2		10	1.189.300	9.772,2 km²	122 người/km²

Tổng Cục Thống kê Việt Nam

Các chỉ số về nhiệt độ bề mặt đất và chỉ số khô hạn được tính toán cho khu vực nghiên cứu từ năm 2011, 2012 và 2013. Các số liệu thực tế cũng được thu thập với khoảng thời gian tương ứng

4. Cấu trúc luận văn

Để hoàn thành các mục tiêu, nội dung đã đặt ra, luận văn được chia thành các phần chính như sau:

Mở đầu

Chương 1. Tổng quan nhiên cứu ứng dụng ảnh MODIS trong tính toán nhiệt độ bề mặt và cảnh báo khô hạn

Chương 2. Phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt đất và nguy cơ hạn hán ở Tây Nguyên

Chương 3. Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt phục vụ cảnh báo khô hạn khu vực Tây Nguyên bằng dữ liệu ảnh MODIS

Kết luận

Lời cảm ơn

chi tiết: tại đây