Phân tích quan hệ lớp phủ đô thị và nhiệt phát xạ bề mặt bằng tư liệu viễn thám nhằm hỗ trợ phát triển đô thị xanh bền vững

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------oOo--------------

TRẦN MINH THUẬN

PHÂN TÍCH QUAN HỆ LỚP PHỦ ĐÔ THỊ VÀ
NHIỆT PHÁT XẠ BỀ MẶT BẰNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM

NHẰM HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ XANH BỀN VỮNG

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2018


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. TRẦN THỊ VÂN

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Lê Văn Trung

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Phạm Thị Mai Thy
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM
ngày 31 tháng 7 năm 2018.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch hội đồng: PGS.TS. Nguyễn Phước Dân.

2. Cán bộ nhận xét 1: PGS.TS. Lê Văn Trung.
3. Cán bộ nhận xét 2: TS. Phạm Thị Mai Thy.
4. Ủy viên hội đồng: TS. Lê Minh Vĩnh.
5. Thư ký hội đồng: TS. Lâm Văn Giang.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG
VÀ TÀI NGUYÊN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRẦN MINH THUẬN
Ngày sinh:
01/11/1991
Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên và Mơi Trường

MSHV: 1670890
Nơi sinh: Bình Dương
Mã sớ: 60850101

I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích quan hệ lớp phủ đơ thị và nhiệt phát xạ bề mặt bằng tư
liệu viễn thám nhằm hỗ trợ phát triển đô thị xanh bền vững
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Nhiệm vụ: Xác định mối quan hệ giữa lớp phủ đô thị và nhiệt thải đô thị bằng tư
liệu viễn thám và đề xuất giải pháp quản lý môi trường nhiệt đô thị nhằm hướng đến phát
triển đô thị xanh bền vững cho khu vực đô thị thành phớ Hồ Chí Minh.
2. Nộ

ng ng

n

:

(1) Tổng quan các tài liệu, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng dụng
viễn thám trong giám sát môi trường, nhiệt và đô thị
(2) Xác định hiện trạng lớp phủ đô thị và phát xạ nhiệt bề mặt
(3) Đánh giá nhiệt thải đô thị bề mặt
(4) Đánh giá quan hệ lớp phủ đô thị và phát xạ nhiệt bề mặt
(5) Đề xuất giải pháp quản lý môi trường nhiệt đô thị nhằm hỗ trợ quy hoạch đô thị
xanh bền vững, thích ứng trong bới cảnh biến đổi khí hậu hiện nay cho thành
phớ.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/01/2018
III. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/6/2018
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Trần Thị Vân
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TP.HCM, ngày… tháng … năm 2018
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS. Trần Thị Vân

PGS.TS. L Văn K oa
TRƯỞNG KHOA


i

LỜI CẢM ƠN
____oOo____
Trong trình thực hiện luận văn tớt nghiệ , tôi đã nhận được sự gi

đ của

rất nhiều người. Tôi in gửi lời cảm ơn đến:
Đầu tiên tôi xin gửi lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình và những người thân của
tôi đã luôn bên cạnh, động viên và nhắc nhở tơi trong śt q trình học tậ cũng
như thực hiện luận văn.
Cô Trần Thị Vân người đã cung cấp cho tôi những tài liệu tham khảo bổ ích
và đã trực tiế hướng dẫn tận tình, cụ thể các hương há cũng như nội dung của
đề tài. Cơ thường un gó ý, đề xuất những ý tưởng và ln khuyến khích tơi
sáng tạo để hồn thành luận văn của mình.
Quý thầy cơ Khoa Mơi Trường và Tài Nguyên, Trường Đại học Bách Khoa,
Đại học Quốc gia Thành hớ Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt những kiến thức
uý báu trong suốt những năm học tậ ở trường.
Trong trình thực hiện, mặc dù đã cớ gắng hết sức để hoàn thiện luận văn,
trao đổi và tiế thu ý kiến đóng gó của Quý Thầy Cơ và bạn bè, tham khảo nhiều
tài liệu song cũng không thể tránh khỏi sai sót. Tơi rất mong nhận được những
thơng tin đóng gó , hản hồi uý báu từ uý Thầy Cô.

Tôi in gởi lời cảm ơn chân thành đến tất cả mọi người.
Trần Minh Thuận


ii

TĨM TẮT
Hiện nay với tớc độ đơ thị hóa ngày càng diễn ra mạnh mẽ đã khiến diện tích
các bề mặt tự nhiên đang dần bị thu hẹp và thay thế vào đó là các bề mặt khơng
thấm từ các cơng trình xây dựng như nhà cửa, đường giao thơng, bãi đỗ… trong khu
đô thị và công nghiệp. Chúng che kín bề mặt đất, thu giữ nhiệt bức xạ mặt trời ngày
càng nhiều. Điều này đã đớt nóng bề mặt đô thị, tạo nên lượng nhiệt dư thừa khi so
với nhiệt độ khơng khí mơi trường xung quanh. Luận văn trình bày nghiên cứu sử
dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 để ác định nhiệt phát xạ bề mặt thông qua nhiệt độ bề
mặt và nhiệt thải trên từng lớp phủ cho khu vực TPHCM vào đầu năm 2017. Đồng
thời, nghiên cứu đã khảo sát tương uan giữa các kiểu lớp phủ bề mặt và nhiệt phát
xạ thông qua chỉ số thực vật NDVI và nhiệt độ bề mặt, nhiệt thải, từ đó đề xuất các
giải há , hương án hù hợp góp phần giảm nhiệt thải đơ thị. Kết quả nghiên cứu
cho thấy, sự dư thừa nhiệt phát xạ bề mặt có u hướng tập trung cao ở khu vực nội
thành các quận, và giảm dần khi đi ra các huyện ngoại thành, giá trị dao động từ 2oC đến 15oC. Nhiệt độ dưới 0oC tập trung chủ yếu ở các khu vực đất ngậ nước,
ruộng lúa. Vùng nhiệt thải >0oC đến 5oC tìm thấy bên trên các vùng có lớp phủ cây
xanh, vùng nhiệt thải >5oC đến 15oC phân bố bên trên các đô thị từ rải rác đến tập
trung thuộc khu dân cư có bề mặt khơng thấm đến các các khu công nghiệp, khu
chế xuất. Từ đây, luận văn đã ác định được bề mặt không thấm là một trong những
nguyên nhân lớn nhất gây nên sự gia tăng nhiệt thải tại đô thị và đề xuất một số biện
pháp nhằm giúp quản lý nhiệt thải đô thị và cải thiện chất lượng môi trường tại
thành phố. Kết quả luận văn là một nguồn tham khảo tốt cho các cơ uan về quản lý
đô thị ở TPHCM nói chung, nhằm cải thiện chất lượng mơi trường trong bới cảnh
đơ thị hóa và phát triển đơ thị xanh cho thành phố.

iii

ABSTRACT
Today with the increasing urbanization speed, the area of natural surfaces is
gradually narrowed and replaced with impervious surfaces from buildings such as
buildings, roads transportation, parking,… in urban and industrial. It cover the
surface of the earth, capturing the heat of the solar radiation more and more. This
has heated up the urban surface, creating excess heat when compared to the ambient
air temperature. The thesis presents the use of Landsat 8 satellite imagery to
determine the urban waste heat on each cover for the HCMC area in early 2017. At
the same time, the relationship between surface and urban waste heat patterns
through the NDVI vegetation index and surface temperature, thereby suggesting
appropriate solutions and options, contributes to the reduction of urban waste heat.
The results show that surface surplus heat emission tends to be high in the inner
districts and gradually decreases in the suburban districts with values ranging from 2oC to 15oC. Temperatures below 0oC are concentrated in wetlands, paddy fields.
Waste heat from 0oC to 5oC is found above the vegetation cover, waste heat from
5oC to 15oC distributed above the urban areas from scattered to concentrated areas
with no surface impurities. Industrial parks, export processing zones. From here, the
thesis has determined that impermeable surfaces are one of the biggest causes for
the increase in urban waste heat and propose some measures to help manage urban
waste heat and improve quality environment in the city.
The results of this thesis are a good reference for urban management agencies
in Ho Chi Minh City, to improve the quality of the environment in the increasingly
urbanization trend and Green urban development for the city.


iv

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

Tôi in cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi dưới sự hướng dẫn trực
tiếp của PGS.TS. Trần Thị Vân. Ngoại trừ những nội dung đã được trích dẫn, các sớ
liệu, kết quả được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn chính ác, trung thực và
chưa từng được cơng bớ trong các cơng trình nghiên cứu nào khác trước đây.
Tơi in lấy danh dự của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng
Họ v n

Trần M n T

ận

năm 2018


v

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
BĐKH

Biến đổi khí hậu

LST

Land Surface Temperature
Nhiệt độ bề mặt đất

LULC

Land use and land cover

Đất sử dụng và lớp phủ bề mặt

NDVI

Normalized Differential Vegetation Index
Chỉ số thực vật khác biệt thông thường

SUWH

Surface Urban Waste Heat
Nhiệt thải đơ thị bề mặt

TPHCM

Thành phớ Hồ Chí Minh

UHI

Urban heat island
Đảo nhiệt đô thị

ULC

Urban Land cover
Lớp phủ đô thị

UTM

Universal Transverse Mercator
Hệ tọa độ UTM

GRDP

Tổng sản hẩm trên địa bàn

IIP

Chỉ số sản uất công nghiệ

MCTK

MODIS Conversion Toolkit

MKT

Mặt không thấm

Ts

Surface Temperature


vi

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Tổng hợp dữ liệu nghiên cứu.................................................................... 41
Bảng 2.2. Tọa độ trạm khí tượng thủy văn dùng để thu thập số liệu thực tế ............ 41
Bảng 3.1. Sai số nắn chỉnh ảnh RMSE ..................................................................... 49
Bảng 3.2. Hệ thớng phân loại lớp phủ ...................................................................... 51

Bảng 3.3. Khóa giải đoán nhận diện các loại lớp phủ khác nhau trên khu vực nghiên
cứu ............................................................................................................................. 52
Bảng 3.4. Ma trận so sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại trên ảnh năm 201753
Bảng 3.5. Độ chính xác phân loại theo pixel ảnh năm 2017 .................................... 55
Bảng 3.6. Thống kê thực phủ trên khu vự nghiên cứu năm 2017 ............................. 57
Bảng 3.7: Thớng kê diện tích phân bớ nhiệt độ bề mặt trên khu vực nghiên cứu .... 60
Bảng 3.8. Nhiệt độ bề mặt (oC) phân theo các khu vực ............................................ 61
Bảng 3.9. Thống kê số liệu nhiệt độ bề mặt (Ts) trích xuất từ ảnh MODIS và nhiệt
độ khơng khí (Ta) từ trạm khí tượng thủy văn (oC) .................................................. 65
Bảng 3.10. Mối quan hệ giữa Ts Landsat và Ts MODIS.......................................... 68
Bảng 3.11. Mới quan hệ giữa Ts Landsat và Ts Modís DSC ................................... 69
Bảng 3.12: Sai số và kết quả sai sớ tính nhiệt độ ...................................................... 72
Bảng 3.13. Giá trị SUWH (oC) phân theo các khu vực ............................................ 74
Bảng 3.14. Giá trị SUWH trung bình (oC) tại các quận/huyện đơ thị TPHCM ........ 76
Bảng 3.15. Thống kê phân bố nhiệt thải trên khu vực nghiên cứu năm 2017 .......... 79
Bảng 3.16. Thống kê nhiệt thải (oC) theo lớp phủ bề mặt đất .................................. 80
Bảng 3.17. Tương uan giữa lớp phủ đô thị và nhiệt thải đô thị .............................. 81
Bảng 3.18. Tập số liệu giá trị NDVI và Ts, SUWH để xây dựng hàm hồi quy....... 83
Bảng 3.19. Quan hệ giữa NDVI, Ts và SUWH theo các hàm hồi quy thống kê ...... 83


vii

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Khu vực nghiên cứu TPHCM ................................................................... 17
Hình 2.1. Các kênh được sử dụng trong viễn thám .................................................. 23
Hình 2.2. Phổ điện từ thể hiện các kênh sử dụng trong các vùng hấp thụ của khí
quyển của viễn thám quang học ................................................................................24
Hình 2.3. Sơ đồ mơ hình DPSIR ............................................................................... 39

Hình 2.4. Quy trình thực hiện luận văn..................................................................... 42
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình chiết xuất nhiệt độ bề mặt trên ảnh vệ tinh ..................... 46
Hình 3.2. Phân vùng đánh giá trên khu vực nghiên cứu ........................................... 48
Hình 3.3. Ảnh trước khi cắt (trái) và ảnh sau khi cắt theo khu vực nghiên cứu

hải

................................................................................................................................... 50
Hình 3.4. Kết quả phân loại trên ảnh năm 2017 ....................................................... 54
Hình 3.5. Kết quả phân loại sau khi gộp nhóm theo hệ thớng phân loại .................. 56
Hình 3.6. Cơ cấu phần trăm từng lớp phủ tồn thành phớ ........................................ 57
Hình 3.7. Bản đồ phân bố chỉ số thực vật NDVI năm 2017 ..................................... 58
Hình 3.8. Bản đồ phân bớ nhiệt độ bề mặt (oC) TPHCM 14/02/2017 ...................... 60
Hình 3. 9. Biểu đồ thể hiện tương uan giữa Ta và Ts ............................................. 66
Hình 3.10: Bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt của ảnh MODIS DSC ......................... 67
Hình 3.11. Biểu đồ thể hiện sự tương uang giữa nhiệt độ bề mặt của ảnh Landsat
và ảnh MODIS .......................................................................................................... 68
Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện sự tương uan giữa nhiệt độ bề mặt ảnh Landsat và ảnh
MODIS DSC ............................................................................................................. 70
Hình 3.13. Bản đồ phân bớ nhiệt độ khơng khí ảnh Landsat 8 ngày 14/02/2017 ..... 71
Hình 3.14. Bản đồ phân bố nhiệt thải tại TPHCM năm 2017 ................................... 74
Hình 3.15. Phân bớ nhiệt thải trên từng kiểu lớp phủ ............................................... 78
Hình 3.16. Mới quan hệ giữa Ts và NDVI................................................................ 84
Hình 3.17. Mới quan hệ giữa SUWH và NDVI ........................................................ 84


viii

Hình 3.18. Mơ hình DPSIR đề xuất giải pháp giảm thiểu nhiệt thải đô thị tại
TPHCM .....................................................................................................................85

ix

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................ i
TÓM TẮT ............................................................................................................. ii
ABSTRACT ......................................................................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ .................................................................... iv
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT.........................................................v
DANH MỤC BẢNG............................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................4
3. Nội dung nghiên cứu...........................................................................................4
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................4
5.

nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ...............................................5

6. Bố cục của báo cáo .............................................................................................6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...........................7
1.1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT NHIỆT .............................................................7
1.1.1. Nhiệt phát xạ bề mặt .................................................................................7
1.1.2. Tác động của nhiệt thải đô thị ..................................................................9
1.1.3. Cơ sở về nguyên nhân hình thành nhiệt thải đơ thị ................................10
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .........................................................................12
1.2.1. Trên thế giới ...........................................................................................12

1.2.2. Tại Việt Nam ..........................................................................................14
1.3. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................................................16
1.3.1. Vị trí địa lý..............................................................................................16
1.3.2. Đặc điểm địa hình...................................................................................17
1.3.3. Khí hậu – thủy văn .................................................................................18
1.3.4. Kinh tế xã hội .........................................................................................19
1.3.5. Tình hình phát triển đơ thị hóa tại TPHCM ...........................................20


x

1.3.6. Hiện trạng chất lượng môi trường đô thị thành phố ...............................20
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PH P NGHIÊN CỨU ..22
2.1. C S KH

HỌC ......................................................................................22

2.1.1. Cơ sở viễn thám quan trắc nhiệt .............................................................22
2.1.2. Cơ sở thống kê và xử lý số liệu ..............................................................26
2.2. PHƯ NG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................27
2.2.1. Tiền xử lý ảnh viễn thám ........................................................................28
2.2.2. Phương há tính tốn nhiệt độ bề mặt LST từ ảnh MODIS.................30
2.2.3. Phương há

ác định nhiệt độ bề mặt từ ảnh Landsat .........................30

2.2.4. Phương há Downscaling – tăng cường độ phân giải ảnh ...................36
2.2.5. Đánh giá sai số kết quả ...........................................................................37
2.2.6. Phương há đề xuất giải pháp quản lý môi trường nhiệt đơ thị bằng mơ
hình DPSIR .............................................................................................................38

2.3. DỮ LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ...........................................39
2.3.1. Ảnh vệ tinh quang học trích xuất nhiệt độ bề mặt .................................39
2.3.2. Sớ liệu khí tượng thủy văn .....................................................................41
2.4. S ĐỒ KHỐI QUY TRÌNH THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU .........................41
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................45
3.1. TRÍCH LỌC VÀ QUY TRÌNH TÍNH NHIỆT DỘ BỀ MẶT ......................45
3.1.1. Trích lọc nhiệt độ bề mặt ........................................................................45
3.1.2. Tính nhiệt độ bề mặt ...............................................................................45
3.1.3. Hiệu chỉnh bức xạ...................................................................................46
3.2. C S PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ...................................................................47
3.2.1. Phân chia ngư ng nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ khơng khí .....................47
3.2.2. Phân chia khu vực đơ thị phân tích kết quả ............................................48
3.3. TIỀN XỬ LÝ ẢNH .......................................................................................49
3.4. PHÂN LOẠI LỚP PHỦ ................................................................................50
3.4.1. Hệ thống phân loại và mẫu huấn luyện ..................................................50
3.4.2. Kết quả phân loại có kiểm định và hậu phân loại các lớp phủ ...............53
3.4.3. Hiện trạng diện tích các lớp phủ trên khơng gian tồn thành phớ .........56
3.5. PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ..................................................................57


xi

3.6. NHIỆT THẢI ĐƠ THỊ ..................................................................................61
3.6.1. Chọn lựa hương trình hồi quy ..............................................................63
3.6.2. Kiểm định sự tương uan giữa ảnh MODIS và ảnh Landsat .................66
3.6.3. Bản đồ phân bố nhiệt độ khơng khí ........................................................70
3.6.4. Đánh giá sai sớ .......................................................................................71
3.6.5. Nhiệt thải đô thị ......................................................................................72
3.7. QUAN HỆ LỚP PHỦ VÀ NHIỆT PHÁT XẠ ..............................................77
3.7.1. Phân tích thớng kê ..................................................................................77

3.7.2. Xây dựng hàm hồi quy biểu diễn quan hệ ..............................................82
3.8. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN L MÔI TRƯỜNG NHIỆT TẠI TPHCM 85
3.8.1. Động lực .................................................................................................86
3.8.2. Áp lực .....................................................................................................87
3.8.3. Hiện trạng ...............................................................................................88
3.8.4. Tác động .................................................................................................89
3.8.5. Đá ứng ..................................................................................................90
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ................................................................................99
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................102
PHỤ LỤC...........................................................................................................108


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Phát triển đơ thị anh là u hướng phát triển đặc biệt thích hợp với các đơ thị
có lợi thế vùng khí hậu và địa hình tự nhiên hong h , đa dạng. Điều này đang
thuộc về các đơ thị trung bình và nhỏ với lợi thế dễ dàng phát triển thành các đô thị
du lịch, đô thị truyền thống làng nghề, cho phép khai thác tài nguyên thiên nhiên
một cách bền vững, hạn chế xây dựng mà vẫn tạo nguồn lực phát triển đô thị, hạn
chế việc khai thác tài nguyên theo kiểu làm gia tăng các uỹ đất dành cho xây dựng,
dẫn đến bê tơng hóa bề mặt đơ thị. Theo đó, đơ thị anh hướng tới mục tiêu sử dụng
năng lượng hiệu quả, giảm sự phụ thuộc vào thiên nhiên hóa thạch, tích cực giảm
thiểu và quản lý chất thải nhằm cải thiện chất lượng đời sống của người dân (Lê Thị
Bích Thuận, Tạp chí kiến trúc Việt Nam).
Phát triển các đô thị xanh ở Việt Nam là nhu cầu cấp bách. Với đặc điểm nổi
bật là có nhiều khơng gian xanh, hài hòa hệ sinh thái nhân tạo, các đơ thị xanh giúp
giảm thiểu “khí nhà kính” và chất thải gây ơ nhiễm mơi trường. Q trình đơ thị hóa
đã khai thác và sử dụng triệt để tài nguyên thiên nhiên, năng lượng. Điều này làm

môi trường ở đô thị ngày càng bị ô nhiễm, tài nguyên thiên nhiên suy thối. Sức
khỏe người dân đơ thị do đó cũng bị ảnh hưởng.
Việc mở rộng đô thị kéo theo sự suy thối mơi trường tồn cầu, ví dụ: mất mơi
trường sống và thay đổi hệ sinh thái. Ngoài ra, uá trình đơ thị hóa liên uan đến sự
thay đổi tính chất bề mặt đất, ví dụ như sự lưu giữ nhiệt, độ ẩm của đất. Đảo nhiệt
đô thị do uá trình đơ thị hóa đã diễn ra ở rất nhiều thành phố lớn trên thế giới. Tác
động của đảo nhiệt đơ thị có thể ảnh hưởng đến thời tiết và khí hậu, tăng mức sử
dụng năng lượng ở các vùng tương đới nóng và làm giảm chất lượng nguồn nước
gần đó, đồng thời cũng ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân thành thị. Các thành
phố thường là khu vực tiêu thụ năng lượng nhiều nhất. Cùng với sự phát triển của
trình đơ thị hóa, người dân khơng ngừng di chuyển từ các vùng đến các thành


2

phố, dẫn đến sự tiêu thụ năng lượng trong các thành phố gia tăng liên tục. Việc tiêu
thụ năng lượng này thơng qua việc sử dụng máy điều hịa, hoạt động sản xuất công
nghiệp, sinh hoạt trong cộng đồng dân cư và giao thông vận tải… Lớp phủ bề mặt
đô thị bị thay đổi từ lớp thảm thực vật tự nhiên và cây trồng nông nghiệp sang lớp
phủ bề mặt không thấm, là kiểu lớp phủ ngăn cản nước thấm sâu vào lịng đất và có
tác dụng lưu giữ nhiệt nhiều hơn và lâu hơn, khiến cho môi trường đô thị ngày càng
bị đớt nóng nhiều hơn. Q trình này được cộng hưởng với việc tiêu thụ năng lượng
từ các hoạt động nhân sinh trên, khiến cho đô thị ngày càng nóng bức, ngột ngạt.
Đây là vấn đề ơ nhiễm nhiệt đô thị mà lâu nay ch ng ta thường bỏ qua.
Trong những năm gần đây thời tiết có những diễn biến bất thường, và có xu
thế ngày càng cực đoan hơn thể hiện qua những kỷ lục mới của số liệu quan trắc.
uy mô hành tinh, tác động của biến đổi khí hậu BĐKH thể hiện rõ ở xu thế tăng
của nhiệt độ bề mặt trái đất, hiện tượng biến mất dần các lớp phủ băng ở hai cực trái
đất, trên các đỉnh núi cao, dẫn đến hiện tượng nước biển dâng và “biển tiến”.

quy

mô khu vực, BĐKH đã tác động mạnh mẽ đến các thiên tai hiện hữu, với tính chất
biến động mạnh hơn, cực đoan hơn, dị thường hơn, cả về tần suất và cường độ. Có
nhiều nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi bất thường của điều kiện thời tiết, khí hậu
nhưng có ngun nhân trực tiếp và sâu xa là do hoạt động sống của con người làm
gia tăng hàm lượng khí nhà kính dẫn đến gia tăng hiệu ứng nhà kính của khí quyển.
Đới với những khu vực thành phớ, trình đơ thị hóa tăng nhanh là một
trong những nguyên nhân làm gia tăng tính khắc nghiệt của thời tiết, đặc biệt trong
những ngày hè oi ả. Về ban ngày hiệu ứng đảo nhiệt thành phớ có thể làm cho nhiệt
độ trong khu vực này cao hơn các vùng chung uanh từ 1 đến 3oC theo quan trắc
nhiệt độ khơng khí. Với những khu vực đông dân, nhiều nhà cao tầng, mật độ cây
xanh và diện tích ao hồ ngày càng giảm, lưu lượng giao thơng lớn, ln xảy ra ùn
tắc thì mức chênh lệch này còn lớn hơn nhiều. Đặc biệt là thành phớ Hồ Chí Minh
(TPHCM), với sớ dân gần 10 triệu người, gồm cả dân cư tại chỗ và dân nhậ cư
cộng với vãng lai, việc quản lý hành chánh chưa đồng bộ với nhu cầu phát triển quá
nhanh của cơ sở hạ tầng và nhà ở, khiến cho vấn nạn ô nhiễm nhiệt đô thị ngày càng


3

gia tăng. Nếu khơng có biện pháp giảm thiểu, thì tình trạng ơ nhiễm nhiệt này sẽ
kéo theo nhu cầu tiêu thụ năng lượng nhiều hơn và th c đẩy phát thải khí nhà kính
bên trong đơ thị.
Quan trắc từ trạm khí tượng thủy văn khơng đủ sớ lượng để mơ tả chi tiết tình
trạng nhiệt phân bớ khơng gian trên tồn thành phớ để đánh giá. Trong khi đó, dữ
liệu viễn thám chụp ảnh bề mặt đất cùng với các phép xử lý ảnh tiên tiến cho phép
con người đánh giá được hiện trạng trên toàn khu vực rộng lớn. Đồng thời giữa
nhiệt độ bề mặt đất và nhiệt độ khơng khí cũng có mới liên quan với nhau. Bức xạ
nhiệt bề mặt sẽ lan truyền lên trên theo các dịng đới lưu tác động vào khí quyển,

vừa đớt nóng lớp khơng khí bên trên vừa làm thay đổi điều kiện hoàn lưu khí uyển.
Vì vậy, nhiệt độ bề mặt là một tham số quan trọng trong việc đặc trưng hóa sự trao
đổi năng lượng giữa bề mặt đất và khí quyển. Đồng thời, nhiệt độ bề mặt đất là một
biến quan trọng được sử dụng trong nhiều ứng dụng như biến đổi khí hậu, thủy văn,
các nghiên cứu biến động môi trường nhiệt và tác động đến chất lượng khơng khí.
Ngồi ra, viễn thám cịn là một kỹ thuật nổi bật hơn các hương há thông thường
trong uá trình đánh giá nhờ khả năng cung cấp thơng tin nhanh chóng và chi phí
hợ lí. Do đó, việc áp dụng viễn thám trong nghiên cứu về lớp phủ và mơi trường
nhiệt là hồn tồn phù hợp, cơng nghệ này có thể hỗ trợ cho việc cảnh báo, xây
dựng các chính sách quản lý mơi trường đơ thị xanh bền vững ở hiện tại và tương
lai
Vì vậy, đề tài “Phân tích quan hệ lớp phủ đơ thị và nhiệt phát xạ bề mặt
bằng tư liệu viễn thám nhằm hỗ trợ phát triển đô thị xanh bền vững” được đặt ra
thực hiện cho khu vực TPHCM để hiểu biết các nguyên nhân và sự đóng gó định
lượng của chúng. Kết quả nghiên cứu sẽ là nguồn tài liệu hỗ trợ tốt cho công tác
quy hoạch phát triển đô thị xanh bền vững hơn trong bới cảnh biến đổi khí hậu hiện
nay, cũng như có thêm giải há để hỗ trợ cải thiện chất lượng môi trường cho
TPHCM.


4

2. Mụ

ng

n

Xác định sự phân bố của nhiệt thải đô thị, từ đó em ét uan hệ với phân bớ
lớp phủ đơ thị trên cơ sở phân tích xử lý ảnh vệ tinh, nhằm hướng đến phát triển đô

thị xanh bền vững cho khu vực đô thị TPHCM.
3. Nộ

ng ng

n

(1) Tổng quan các tài liệu, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng
dụng viễn thám trong giám sát môi trường, nhiệt và đô thị;
(2) Xác định hiện trạng lớp phủ đô thị và phát xạ nhiệt bề mặt
(3) Đánh giá nhiệt thải đô thị bề mặt
(4) Đánh giá quan hệ lớp phủ đô thị và nhiệt thải đô thị
(5) Đề xuất giải pháp quản lý môi trường nhiệt đô thị bề mặt nhằm hỗ trợ quy
hoạch đô thị xanh bền vững, thích ứng trong bới cảnh biến đổi khí hậu hiện
nay cho thành phớ.
4. Đố ượng và phạm vi nghiên c u
 Đối tượng nghiên cứu:
- Lớp phủ bề mặt đơ thị ác định từ dải sóng phản xạ
- Nhiệt độ bề mặt trích xuất từ dải sóng hồng ngoại nhiệt để ác định nhiệt thải
đô thị bề mặt (SUWH - Surface Urban Waste Heat).
Nhiệt thải (Waste Heat – WH được định nghĩa như là chênh lệch nhiệt độ của
đối tượng quan sát so với nhiệt độ của khơng khí xung quanh.
WH đến từ 2 nguồn chính: (1) Tự nhiên là do bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp
đến bề mặt; (2) Nhân tạo – là do hoạt động nhân sinh tạo ra từ các hoạt động sản
xuất, giao thơng và sinh hoạt.
Đơ thị hóa làm thay đổi tính chất bề mặt đất từ bề mặt tự nhiên (thảm thực
thực, ao hồ,...) sang các bề mặt không thấm tạo ra. Nguyên nhân dẫn tới lượng nhiệt
thải đô thị ngày càng lớn là sự suy giảm lớp phủ thực vật, diện tích bề mặt đất tự
nhiên được thay thế bởi bề mặt không thấm làm cho việc phát xạ nhiệt càng lớn.

5

Hơn thế nữa, do trình đơ thị hóa diễn ra ngày càng mạnh mẽ tại các đô thị, nhu
cầu sử dụng năng lượng của người dân khu vực đô thị ngày càng cao (sinh hoạt,
dịch vụ, thương mại, giao thơng,... lượng nhiệt phát sinh từ q trình sử dụng năng
lượng của con người là rất lớn
đây, hướng tiếp cận của luận văn là ứng dụng công nghệ viễn thám giám sát
bề mặt, vì vậy kết quả tính tốn và phân tích chỉ tập trung vào yếu tớ “Tự nhiên” và
khái niệm được dùng sẽ gọi là Nhiệt thải đô thị bề mặt SUWH.
 Phạm vi nghiên cứu: thành phố Hồ Chí Minh khơng tính huyện Cần Giờ.
 Thời gian nghiên cứu: giai đoạn năm 2016 – 2017


iới hạn nghi n ứ

Trong luận văn này, chỉ đánh giá đến các yếu tớ lý-

sinh được trích xuất trực tiếp từ ảnh vệ tinh, mang đặc tính khơng gian và định
lượng có tính khách uan cao để xây dựng chỉ sớ SUWH. Luận văn không em ét
các yếu tố về kinh tế, xã hội; chi phí tiêu thụ năng lượng liên quan.
.

ng a

oa ọ v

5.1. Ý ng a

ng a

ự

n ủa đề

oa ọ

Cơ sở lý thuyết của đề tài ác định ảnh hưởng của nhiệt thải đô thị bằng cách
dựa trên hương há viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh Landsat. Kết quả của đề tài sẽ
xác lậ tương uan và hân tích đánh giá các loại nhiệt thải đô thị với lớp phủ bề
mặt bằng công nghệ ảnh vệ tinh và từ đó có giải pháp thích hợp giảm thiểu nhiệt
thải đơ thị bề mặt nhằm hỗ trợ quy hoạch đô thị xanh bền vững, thích ứng trong bới
cảnh biến đổi khí hậu hiện nay cho thành phớ Hồ Chí Minh đồng thời đây sẽ là
minh chứng cho khả năng của công nghệ vũ trụ giám sát hiện trạng bề mặt trái đất
trước nguy cơ của biến đổi khí hậu, hỗ trợ con người bằng cách không cần đi đến
nơi khảo sát cũng có thể biết mọi sự thay đổi trên bề mặt trái đất.
5.2.

ng a

ự

n

Trong những năm gần đây, trước sự biến đổi khó lường của tự nhiên đồng thời
những tác động tiêu cực từ hoạt động của con người làm cho chất lượng môi trường
xung quanh trở nên kém đi, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của con người,


6

làm mất đi sự cân bằng của tự nhiên, con người đã đang và sẽ đối mặt với các nguy
cơ thiếu đi cái điều kiện sống cơ bản, ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của con
người. Do đó, việc ứng dụng viễn thám để đánh giá ảnh hưởng của nhiệt thải đô thị
đến chất lượng môi trường, cuộc sống của con người và hệ sinh thái tự nhiên là một
vấn đề có ý nghĩa thực tiễn.
Kết quả của đề tài góp phần dự báo những diễn biến của môi trường cũng như
các biện pháp cải thiện chất lượng môi trường.
Đề tài cũng cung cấ cơ sở dữ liệu, bản đồ để làm tài liệu tham khảo cho các
nghiên cứu có liên uan trong tương lai
6. Bố cục của báo cáo
Bố cục của bài luận văn gồm 5 phần, được phân chia theo thứ tự sau:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
Chương 2. Cơ sở khoa học và hương há nghiên cứu
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận – Kiến nghị


7

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT NHIỆT
1.1.1. Nhiệt phát xạ bề mặt
Nhiệt độ trái đất đóng vai trị cực kỳ quan trọng đới với con người, động vật
và thực vật về các mặt quay vịng sinh sản, tớc độ hơ hấp, tiêu hóa và nhiều hoạt
động sinh hóa. Khi nhiệt độ tăng lên sẽ làm tăng tớc độ phản ứng hóa học dẫn đến
làm tăng uá trình trao đổi chất, tăng uá trình sinh lý làm cho con người và động

vật cần nhiều thức ăn hơn. Tuy nhiên nếu lượng nhiệt thải vào môi trường khơng
khí q nhiều làm cho tớc độ biến đổi nhiệt độ nhanh trong khi khả năng thích nghi
của con người, động vật và thực vật chưa đá ứng kịp sẽ gây nên những tác động
xấu, ví dụ khi con người hay động vật đang làm việc ở ngoài trời nóng bức nếu gặp
mưa to đột ngột sẽ dễ bị cảm lạnh, đơi khi có thể tử vong, hoặc khi con người đang
ở trong hịng điều hịa ra ngồi mà nhiệt độ khơng khí rất cao sẽ gây nên hiện
tượng “sốc nhiệt”. Theo khảo sát khi nhiệt độ tăng cao sẽ làm cho con người có nhu
cầu về ́ng tăng lên còn về ăn lại giảm đi dẫn đến mệt mỏi, năng suất lao động và
chất lượng lao động giảm, tai nạn lao động tăng lên.
Nhiệt độ bề mặt là một thông số quan trọng nhất để nghiên cứu về khí hậu đơ
thị. Nhiệt độ bề mặt ảnh hưởng đến nhiệt độ khơng khí tại tầng thấp nhất của bầu
khơng khí đơ thị, là trung tâm của q trình cân bằng năng lượng của bề mặt đất,
góp phần ác định mơi trường bên trong các tịa nhà và ảnh hưởng đến quá trình
trao đổi năng lượng, đến chất lượng cuộc sống của người dân thành phố (Voogt JA
và Oke TR, 2003).
Các tia bức xạ khi tiếp xúc với kết cấu và thành phần vật chất của bề mặt đô
thị sẽ làm thay đổi sự hấp thụ bức xạ sóng ngắn và sóng dài, tớc độ thốt và bay hơi
nước, lưu trữ năng lượng bề mặt. Thêm vào đó là ảnh hưởng của nhiệt nhân tạo, tác
động của sự ngăn chặn và che chắn của địa hình đơ thị và một mơ hình khí hậu địa


8

hương được tạo ra sự khác biệt đáng kể so với các khu vực ít đơ thị hóa. Trạng thái
này được thể hiện theo mối quan hệ cụ thể sau đây (Hay, 2011):
Q* + Qf = Qh + Qe + ΔQs + ΔQa

1.1

Trong đó:

- Q*: bức xạ mạng.
- Qf: năng lượng nhân tạo.
- Qh: Nhiệt khả dụng.
- Qe: Nhiệt ẩn.
- ΔQa: Nhiệt phát sinh thông qua bề mặt.
- ΔQs: năng lượng lưu trữ.
Trong điều kiện lý tưởng, đảo nhiệt có thể làm cho nhiệt độ khu vực đô thị
tăng 10 – 15oC so với các khu vực ung uanh, tăng nhu cầu sử dụng năng lượng để
làm mát và nó sẽ làm giảm sự thoải mái của con người trong mùa hè. Phạm vi của
sự gia tăng nhiệt độ và sự thay đổi không gian – thời gian phụ thuộc vào các yếu tố
ngẫu nhiên của cảnh uan đô thị hóa:
- Giảm bề mặt thực vật làm chậm q trình thốt hơi nước;
- Vật liệu có khả năng hản xạ thấ gi

tăng cường hấp thụ bức xạ mặt trời;

- Tăng độ nhám bề mặt làm thay đổi luồng khơng khí;
- Gia tăng hát sinh nhiệt độ nhân tạo.
Nhiệt thải đô thị bề mặt (SUWH) được đề cập trong nghiên cứu này như là
lượng nhiệt phát xạ từ bề mặt, do trình đơ thị hóa làm thay đổi tính chất bề mặt
đất từ bề mặt tự nhiên (thảm thực thực, ao hồ,...) sang các bề mặt không thấm tạo ra.
Nguyên nhân dẫn tới lượng nhiệt thải đô thị phát thải ngày càng lớn là sự suy giảm
lớp phủ thực vật, diện tích bề mặt đất tự nhiên được thay thế bởi bề mặt không thấm
làm cho việc phát xạ nhiệt càng lớn. Hơn thế nữa, do trình đơ thị hóa diễn ra
ngày càng mạnh mẽ tại các đơ thị, nhu cầu sử dụng năng lượng của người dân khu
vực đô thị ngày càng cao (sinh hoạt, dịch vụ, thương mại, giao thơng,... lượng nhiệt
phát sinh từ q trình sử dụng năng lượng của con người là rất lớn (Hay, 2011).
Nhiệt thải đô thị trong các khu đô thị, đặc biệt vào mùa hè ảnh hưởng rất lớn

9

đến môi trường và chất lượng cuộc sống của người dân do tăng nhu cầu sử dụng
điện, năng lượng cho các thiết bị điều hịa khơng khí. Điều này làm tăng hát thải
các khí độc hại và gây ra ơ nhiễm mơi trường đặc biệt là ơ nhiễm khơng khí). Hậu
quả là ảnh hưởng đến sức khỏe của con người do gây ra sự khó chịu; đồng thời
lượng khí thải và bụi phát sinh lớn sẽ gây ra các bệnh tật về đường hơ hấp thậm chí
có thể là ung thư sẽ tăng cao trong thời gian sắp tới. Quan trọng nhất là nhiệt thải đô
thị ảnh hưởng rất lớn đến biến đổi khí hậu do sự gia tăng ơ nhiễm khơng khí và phát
thải khí nhà kính (Hay, 2011).
Lớ

hủ mặt đất là lớ

hủ vật chất uan sát được khi nhìn từ mặt đất hoặc

thơng ua vệ tinh viễn thám, bao gồm thực vật mọc tự nhiên hoặc do con người
trồng , nước, băng, đá, các dải cát và các cơ sở do con người ây dựng nhà cửa,
đường sá, cầu cống ... nằm bao hủ trên mặt đất. Từ đó có thể thấy rằng, lớ

hủ

mặt đất là trạng thái vật chất của bề mặt trái đất, là sự kết hợ của nhiều thành hần
như thực hủ, thổ như ng, đá gốc và mặt nước chịu sự tác động của các nhân tớ tự
nhiên như nắng, gió, mưa bão và nhân tạo như khai thác đất để trồng trọt, ây dựng
nhà cửa, cơng trình hục vụ cuộc sớng của con người Vũ Ngọc Thủy, 2010 .
1.1.2. Tá động của nhiệt thải đơ

ị

Bên cạnh một sớ tác động tích cực như kéo dài mùa màng cho cây hát triển,
giúp cộng đồng có thể hưởng lợi từ việc làm ấm bầu khơng khí vào mùa đơng, làm
giảm nhu cầu năng lượng dùng cho sưởi ấm,… SUWH có nhiều tác động tiêu cực
và những tác động này ảnh hưởng đến con người theo nhiều cách khác nhau. Nhiệt
độ cao từ SUWH, đặc biệt trong mùa hè có thể ảnh hưởng đến mơi trường và chất
lượng cuộc sống do tăng nhu cầu sử dụng điện, năng lượng cho thiết bị làm mát. Vì
vậy làm tăng cao hát thải khí thải độc hại và gây ra ơ nhiễm khơng khí. Điều này
có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của con người do gây ra sự khó chịu cũng như khó
khăn về hơ hấp, chuột rút do nhiệt, đột quỵ không gây tử vong hoặc thậm chí gây ra
tử vong liên uan đến nhiệt và tạo ra các gánh nặng về y tế.
Đảo nhiệt sẽ làm tăng nhu cầu sử dụng nước và làm suy giảm chất lượng
nước. Vào mùa hè khi SUWH cao thì nhu cầu làm mát sẽ tăng cao. Bên cạnh việc


10

sử dụng năng lượng từ thiết bị làm mát, việc sử dụng nguồn nước để làm mát cũng
như nhu cầu sinh hoạt…cũng tăng cao, gây ra sự thiếu hụt về nguồn nước. Nhiệt độ
nước tăng làm ảnh hưởng đến khía cạnh đời sống thủy sinh đặc biệt là sự trao đổi
chất và sinh sản của nhiều loài thủy sinh dưới nước.
1.1.3. Cơ sở về nguyên nhân hình thành nhiệt thải đô

ị

a. Thảm thực vật bị giảm trong vùng đô thị
khu vực nông thôn, thảm thực vật và đất trống thường chiếm ưu thế trong
cảnh quan. Cây và thực vật cung cấp bóng mát giúp nhiệt độ bề mặt thấ hơn.
Ch ng cũng làm giảm nhiệt độ khơng khí thơng qua q trình bớc hơi nước vào
khơng khí xung quanh và tản nhiệt độ môi trường. Ngược lại, khu vực đô thị được
đặc trưng bởi bề mặt không thấm, khô như các tịa nhà, vỉa hè, đường giao thơng.

Khi các thành phố phát triển, các thảm thực vật dần mất đi và hơn nữa sự gia tăng
bề mặt bằng cách lát và phủ vật liệu xây dựng. Sự thay đổi lớp phủ bề mặt là kết
quả làm giảm bóng mát và độ ẩm để giữ cho khu vực đô thị được mát, điều đó gó
phần làm tăng cao nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ khơng khí ở khu vực đơ thị so với
nơng thơn.
b. Tính chất vật liệu đơ thị
Các tính chất của vật liệu đơ thị đặc biệt là các tính chất phản xạ mặt trời, bức
xạ nhiệt, chịu nhiệt) ảnh hưởng đến sự hình thành nhiệt thải đơ thị. Vì chúng xác
định cách thức vật liệu đơ thị sẽ phản xạ, bức xạ hay hấp thụ năng lượng mặt trời.
Năng lượng mặt trời chiếu đến Trái Đất theo những phần trăm khác nhau gồm tia
cực tím (UV) chiếm 5%, ánh sáng nhìn thấy 43% (trong dãy màu từ tím đến đỏ) và
năng lượng hồng ngoại chiếm 52% cảm nhận như nhiệt. Phản xạ mặt trời là phần
trăm năng lượng mặt trời được phản chiếu lại từ một bề mặt khi chiếu đến và hầu
hết năng lượng mặt trời được tìm thấy trong các bước sóng nhìn thấy. Do đó, hản
xạ mặt trời có tương uan với màu sắc của vật liệu. Nguyên nhân chính là do sự
thay thế dần của bề mặt tự nhiên sang bề mặt xây dựng thơng ua đơ thị hóa. Bề
mặt tự nhiên thường được cấu tạo bởi thực vật và đất ẩm. Do đó, ch ng sử dụng tỷ


11

lệ tương đối lớn hấp thụ bức xạ trong quá trình bớc hơi nước để làm mát khơng khí
xung quanh. Bên cạnh đó, thảm thực vật ngăn chặn bức xạ và tạo bóng mát làm
giảm phát nhiệt đơ thị. Ngược lại, bề mặt xây dựng được cấu tạo từ tỷ lệ phần trăm
cao của vật liệu xây dựng không phản chiếu và chịu nước. Vì vậy, chúng có xu
hướng hấp thụ một phần đáng kể bức xạ chiếu đến và giải phóng ch ng dưới dạng
nhiệt. Sự suy giảm và phân mảnh của các khu vực có thảm thực vật khơng chỉ làm
giảm lợi ích kinh tế, mơi trường mà cịn ức chế làm mát khơng khí được tạo ra bởi
sự chênh lệch nhiệt độ giữa khu vực có thảm thực vật và đơ thị hóa làm sản sinh ra
đảo nhiệt. Mặc khác, việc bớ trí chật hẹp của các tịa nhà lớn dọc theo các đường

chính, các hẻm làm ức chế sự thoát ra của bức xạ phản xạ từ bề mặt đô thị. Cuối
cùng các bức xạ này sẽ được hấp thụ bởi các bức tường xây dựng, dẫn đến làm tăng
việc phát thải nhiệt đô thị.
Mặc dù phản xạ mặt trời chính là yếu tớ quyết định nhiệt độ bề mặt của vật
liệu, nhưng độ phát xạ nhiệt (hay phát xạ cũng đóng một vai trị quan trọng. Độ
phát xạ nhiệt là đại lượng đo lường khả năng tỏa nhiệt của bề mặt vật liệu hay phát
ra bức xạ bước sóng dài (hồng ngoại). Bề mặt vật liệu với độ phát xạ cao thì chúng
giải phóng nhiệt dễ dàng hơn so với vật liệu có độ phát xạ thấp. Hầu hết các vật liệu
xây dựng đều có giá trị độ phát xạ thấ , do đó khu vực đơ thị có độ phát xạ thấp và
góp phần vào sự hình thành đảo nhiệt.
Một tính chất quan trọng khác mà ảnh hưởng đến SUWH là khả năng lưu trữ
nhiệt của vật liệu. Nhiều vật liệu xây dựng các tịa nhà như là thé và đá có khả
năng lưu trữ nhiệt cao hơn so với khu vực nông thôn như đất khơ và cát. Kết quả là
thành phớ có khả năng giữ nhiệt từ năng lượng mặt trời trong cấu trúc xây dựng hạ
tầng lâu hơn so với khu vực nơng thơn. Khu vực đơ thị có thể hấp thụ và lưu trữ gấp
đôi lượng nhiệt so với khu vực nơng thơn (Christen & R.Vogt, 2004).
c. Cấu trúc hình học đô thị
Một số yếu tố khác ảnh hưởng đến SUWH đó là cấu trúc hình học đơ thị trong
đó đáng đề cậ đến là kích thước và khoảng cách của các tịa nhà, các hẽm và
khơng gian chật hẹp trong khu vực đơ thị. Hình học đơ thị ảnh hưởng đến tốc độ