Sử Dụng Tư Liệu Viễn Thám Để Xây Dựng Bản Đồ Phân Cấp Chất Lượng Không Khí Tại Thành Phố Sơn La Tỉnh Sơn La Giai Đoạn 2017 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

----

NGUYỄN VĂN HÙNG

SỬ DỤNG TƢ LIỆU VIỄN THÁM ĐỂ XÂY DỰNG

BẢN ĐỒ PHÂN CẤP CHẤT LƢỢNG KHÔNG KHÍ

TẠI THÀNH PHỐ SƠN LA, TỈNH SƠN LA

GIAI ĐOẠN 2017 - 2019

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ NGÀNH: 8440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. NGUYỄN HẢI HÒA

Hà Nội, 2019

i

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

Nguyễn Hải Hòa, Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Hữu Nghĩa, Chu Thị

Kỳ Anh (2019), Sử dụng ảnh Landsat xây dựng bản đồ chất lượng không khí

tại thành phố Sơn La giai đoạn 2017- 2019. Tạp chí Khoa học và Công nghệ

Lâm nghiệp. Số 5:69-80.

Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Hải Hòa, Nguyễn Hữu Nghĩa (2019), Sử

dụng ảnh Landsat xây dựng bản đồ nhiệt độ bề mặt đất khu vực thành phố

Sơn La giai đoạn 2015- 2019. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp.

Số 6.

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã

nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ,

động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính

trọng và biết ơn sâu sắc thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Hải Hòa đã tận tình

hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt

quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng sau

Đại học, các thầy cô giáo, các nhà khoa học Trường Đại học Lâm nghiệp;

công chức, viên chức và lao động Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Sơn La,

Uỷ ban nhân dân thành phố Sơn La, Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi

trường Sơn La đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài

và hoàn thành luận văn.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã

tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến

khích tôi hoàn thành luận văn./.

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2019

Nguyễn Văn Hùng

iii

MỤC LỤC

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................................. i

LỜI CẢM ƠN..................................................................................................ii

MỤC LỤC....................................................................................................... iii

DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................vi

DANH MỤC CÁC HÌNH............................................................................. vii

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ........................................................ viii

ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1

Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................... 4

1.1. Tổng quan về ô nhiễm không khí ........................................................... 4

1.1.1. Ô nhiễm không khí do bụi ................................................................... 4

1.1.2. Ô nhiễm không khí do tiếng ồn ........................................................... 6

1.1.3. Các khí ô nhiễm khác .......................................................................... 6

1.2. Tổng quan về công nghệ viễn thám và GIS ........................................... 7

1.2.1. Một số khái niệm cơ bản ..................................................................... 7

1.2.2. Tầm quan trọng của tích hợp công nghệ viễn thám và GIS trong

quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường.............................................. 8

1.2.3. Ứng dụng của công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu về ô

nhiễm không khí ............................................................................................. 9

Chƣơng 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 12

2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 12

2.1.1. Mục tiêu chung ................................................................................... 12

2.1.2. Mục tiêu cụ thể................................................................................... 12

2.2. Đối tượng nghiên cứu........................................................................... 12

2.3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 12

2.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 13

iv

2.4.1. Nghiên cứu thực trạng môi trường không khí tại thành phố Sơn

La, tỉnh Sơn La...................................................................................... 13

2.4.2. Nghiên cứu xây dựng bản đồ chất lượng không khí qua các năm

nghiên cứu .................................................................................................... 13

2.4.3. Nghiên cứu xây dựng bản đồ nhiệt độ bề mặt đất qua các năm

nghiên cứu .................................................................................................... 13

2.4.4. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý chất lượng

không khí khu vực nghiên cứu ..................................................................... 13

2.5. Dữ liệu sử dụng.................................................................................... 14

2.6. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 14

2.6.1. Phương pháp kế thừa số liệu thứ cấp ............................................... 14

2.6.2. Phương pháp so sánh........................................................................ 14

2.6.3. Phương pháp xây dựng bản đồ chất lượng không khí theo API ..... 15

2.6.4. Phương pháp xây dựng bản đồ giá trị nhiệt độ bề mặt đất ............ 19

Chƣơng 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI THÀNH PHỐ

SƠN LA, TỈNH SƠN LA.............................................................................. 23

3.1. Vị trí địa lý kinh tế ............................................................................... 23

3.1.1. Vị trí địa lý và địa hình ...................................................................... 23

3.1.2. Vị trí kinh tế của thành phố Sơn La.................................................. 24

3.2. Tài nguyên thiên nhiên của thành phố Sơn La..................................... 24

3.2.1. Khí hậu và thủy văn........................................................................... 24

3.2.2. Đất đai thổ nhưỡng............................................................................ 25

3.2.3. Tài nguyên nước và thủy năng.......................................................... 26

3.2.4. Tài nguyên rừng và đất rừng ............................................................ 27

3.2.5. Tài nguyên khoáng sản ...................................................................... 27

3.2.6. Tài nguyên du lịch ............................................................................. 28

3.3. Dân số, dân cư và nguồn nhân lực ....................................................... 28

3.3.1. Dân số................................................................................................. 28

v

3.3.2. Đặc điểm dân cư................................................................................ 28

3.3.3. Nguồn nhân lực .................................................................................. 29

3.4. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội ................................................... 29

3.4.1. Kinh tế ................................................................................................ 29

3.4.2. Văn hóa - xã hội ................................................................................. 31

Chƣơng 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................ 34

4.1. Thực trạng chất lượng môi trường không khí ...................................... 34

4.1.1. Thực trạng chất lượng môi trường không khí tại thành phố Sơn La

giai đoạn 2017 - 2019.................................................................................. 34

4.1.2. Diễn biến chất lượng môi trường không khí theo các đợt quan

trắc ........................................................................................................ 43

4.2. Xây dựng bản đồ chất lượng không khí tại thành phố Sơn La từ dữ liệu

ảnh vệ tinh ................................................................................................... 58

4.2.1. Xây dựng bản đồ chất lượng không khí từ ảnh vệ tinh ................... 58

4.2.2. Đánh giá độ tin cậy về chất lượng không khí từ ảnh vệ tinh...... 61

4.3. Xây dựng bản đồ nhiệt độ bề mặt đất từ dữ liệu ảnh vệ tinh ............... 66

4.3.1. Bản đồ nhiệt độ bề mặt đất từ ảnh vệ tinh ....................................... 66

4.3.2. Đánh giá độ tin cậy giá trị nhiệt độ bề mặt đất từ ảnh vệ tinh..69

4.4. Giải pháp cải thiện chất lượng môi trường không khí khu vực nghiên

cứu ............................................................................................................... 72

4.4.1. Nhóm giải pháp cho các vùng bị ô nhiễm không khí ...................... 72

4.4.2. Nhóm giải pháp về thể chế, chính sách ............................................ 74

4.4.3. Nhóm giải pháp về công nghệ, kỹ thuật ........................................... 75

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 79

PHỤ LỤC

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh viễn thám sử dụng trong nghiên cứu .......................... 14

Bảng 2.2. Thang chia mức độ ô nhiễm không khí. ......................................... 18

Bảng 4.1. Vị trí các điểm quan trắc trên địa bàn thành phố............................ 36

Bảng 4.2. Kết quả phân tích chỉ tiêu Tổng bụi lơ lửng (TSP) tại các điểm quan

trắc trên địa bàn thành phố Sơn La giai đoạn 2017-2019 .............................. 38

Bảng 4.3. Kết quả phân tích chỉ tiêu Sulfur dioxide (SO2) tại các điểm quan

trắc trên địa bàn thành phố Sơn La giai đoạn 2017 - 2019 ............................ 44

Bảng 4.4. Kết quả phân tích chỉ tiêu NO2 trong môi trường không khí tại các

điểm quan trắc trên địa bàn thành phố Sơn La giai đoạn 2017 - 2019 .......... 48

Bảng 4.5. Kết quả phân tích chỉ tiêu Carbon monoxit (CO) trong môi trường

không khí tại các điểm quan trắc trên địa bàn thành phố Sơn La giai đoạn

2017 - 2019 ...................................................................................................... 52

Bảng 4.6. Kết quả phân tích chỉ tiêu nhiệt độ trong môi trường không khí tại

các điểm quan trắc trên địa bàn thành phố Sơn La giai đoạn 2017 - 2019 ..... 55

Bảng 4.7. Sự sai khác về giá trị API trên ảnh Landsat so với kết quả quan trắc 62

Bảng 4.8. Giá trị thống kê về nhiệt độ bề mặt từ ảnh viễn thám Landsat....... 69

Bảng 4.9. Kết quả so sánh giữa giá trị nhiệt độ bề mặt từ quan trắc với dữ

liệu viễn thám .................................................................................................. 70

Bảng 4.10. Mô hình tương quan gi giữa giá trị nhiệt độ bề mặt với phủ qua

chỉ số thực vật ................................................................................................. 72

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1. Khu vực nghiên cứu ........................................................................ 23

Hình 4.1. Chất lượng không khí tại thành phố Sơn La theo ảnh Landsat 8

ngày 23/03/2017 .............................................................................................. 58

Hình 4.2. Chất lượng không khí tại thành phố Sơn La theo ảnh Landsat 8

ngày 10/03/2018 .............................................................................................. 59

Hình 4.3. Chất lượng không khí tại thành phố Sơn La theo ảnh Landsat 8

ngày 29/03/2019 .............................................................................................. 60

Hình 4.4. Giá trị nhiệt độ bề mặt từ Landsat 8 ngày 18/03/2015 ................... 66

Hình 4.5. Giá trị nhiệt độ bề mặt từ Landsat 8 ngày 07/05/2016 ................... 67

Hình 4.6. Giá trị nhiệt độ bề mặt từ Landsat 8 ngày 29/03/2017 ................... 67

Hình 4.7: Giá trị nhiệt độ bề mặt từ Landsat 8 ngày 20/03/2018. .................. 68

Hình 4.8. Giá trị nhiệt độ bề mặt từ Landsat 8 ngày 29/03/2019 ................... 68

viii

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ

Sơ đồ 2.1. Phương pháp xây dựng bản đồ chất lượng không khí ................... 16

Sơ đồ 2.2. Các bước xây dựng bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt theo dữ liệu

Landsat ............................................................................................................ 19

Biểu đồ 4.1. Tổng lượng bụi lơ lửng (TSP) tại các điểm quan trắc trên địa bàn

thành phố Sơn La giai đoạn 2017- 2019 ......................................................... 40

Biểu đồ 4.2. Hàm lượng tổng bụi lơ lửng (TSP) trong không khí thành phố

Sơn La năm 2017 ............................................................................................ 41

Biểu đồ 4.3. Hàm lượng bụi lơ lửng (TSP) trong không khí thành phố Sơn La

năm 2018 ......................................................................................................... 42

Biểu đồ 4.4. Hàm lượng tổng bụi lơ lửng (TSP) trong không khí thành phố

Sơn La năm 2019 ............................................................................................ 43

Biểu đồ 4.5. Sulfur dioxide (SO2) trong môi trường không khí tại các điểm

quan trắc trên địa bàn thành phố Sơn La giai đoạn 2017 - 2019 .................. 46

Biểu đồ 4.6. Hàm lượng NO2 trong môi trường không khí tại các điểm quan

trắc trên thành phố Sơn La giai đoạn 2017 - 2019 ......................................... 50

Biểu đồ 4.7. Nhiệt độ trong môi trường không khí tại các điểm quan trắc trên

địa bàn thành phố Sơn La giai đoạn 2017 - 2019 ........................................... 57