Nghiên cứu ảnh hưởng của đô thị hóa đến cường độ đảo nhiệt đô thị tại thành phố Makati, Philippines

Luận văn phân tích tác động đô thị hóa đến cường độ đảo nhiệt đô thị tại thành phố Makati, Philippines, qua đó đánh giá biến đổi khí hậu đô thị.

• Tác giả: Katleen Czina V. Capistrano
• Người hướng dẫn: Associate Prof. Tang-Huang Lin Ph.
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Impact of Urbanization on Urban Heat Island Intensity of Makati City, Philippines
• Loại tài liệu: Bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT
• ACKNOWLEDGEMENT
• TABLE OF CONTENTS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• 1. PART I: INRTODUCTION
• 1.1. Background of the Study
• 1.2. Investigation Area
• 1.3. Statement of the Problem
• 1.4. Objectives of the Study
• 1.5. Significance of the Study
• 1.6. Limitations of the Study
• 2. PART II: REVIEW OF RELATED LITERATURE
• 2.1. Urban Heat Island (UHI)
• 2.2. Mitigation studies on Urban Heat Island (UHI)
• 2.3. Land Cover Change and Urbanization
• 2.4. Related studies on Urban Heat Island (UHI) around the world
• 2.5. Studies on Urban Heat Island (UHI) in the Philippines
• 3. PART III: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. The objects and scope of the research
• 3.2. The content of research
• 3.3. Image Pre-Processing
• 3.4. Land Cover Change
• 3.4.1. Training Samples Selection
• 3.5. Land Surface Temperature Calculation
• 3.5.1. Brightness Temperature Calculation
• 3.6. Urban Heat Island (UHI) Intensity Calculation
• 4. PART IV: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Results of Land Surface Temperature
• 4.2. Results of Land Cover Change
• 4.2.1. Land Cover Change (LCC)
• 4.3. Urban Heat Island (UHI) Intensity
• 5. PART V: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS

Tóm tắt

I. Tổng quan về đảo nhiệt đô thị và đô thị hóa

Đảo nhiệt đô thị (UHI) là hiện tượng nhiệt độ không khí và bề mặt ở khu vực đô thị cao hơn so với vùng nông thôn xung quanh, chủ yếu do đô thị hóa. Các yếu tố như vật liệu xây dựng, hoạt động nhân sinh và sự gia tăng dân số đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành UHI. Nghiên cứu này tập trung vào Makati, Philippines, một trong những thành phố đô thị hóa nhanh nhất, để phân tích ảnh hưởng của đô thị hóa đến cường độ đảo nhiệt đô thị (UHII) từ năm 2006 đến 2016. Dữ liệu vệ tinh Landsat được sử dụng để theo dõi thay đổi lớp phủ bề mặt (LCC) và nhiệt độ bề mặt (LST), từ đó đánh giá mối quan hệ giữa đô thị hóa và UHII.

1.1. Khái niệm và nguyên nhân của UHI

Đảo nhiệt đô thị (UHI) là kết quả của quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa, khi các khu vực đô thị trở nên nóng hơn so với vùng nông thôn. Nguyên nhân chính bao gồm sự gia tăng các bề mặt không thấm nước (như bê tông, nhựa đường), hoạt động nhân sinh (giao thông, công nghiệp) và sự suy giảm diện tích cây xanh. Theo EPA, các thành phố lớn có thể có nhiệt độ trung bình cao hơn 1-3°C so với vùng nông thôn.

1.2. Tác động của đô thị hóa đến UHI

Đô thị hóa dẫn đến sự gia tăng diện tích xây dựng và dân số, làm thay đổi lớp phủ bề mặt (LCC). Nghiên cứu chỉ ra rằng, từ năm 2006 đến 2016, diện tích xây dựng tại Makati tăng lên, trong khi diện tích đất trống, nước và thảm thực vật giảm. Điều này trực tiếp làm tăng cường độ đảo nhiệt đô thị (UHII). Sự gia tăng dân số cũng là yếu tố gián tiếp làm tăng UHII.

II. Phương pháp nghiên cứu và dữ liệu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu vệ tinh Landsat 5 TM và Landsat 8 OLI/TIRS để phân tích thay đổi lớp phủ bề mặt (LCC) và nhiệt độ bề mặt (LST) tại Makati từ năm 2006 đến 2016. Các bước tiền xử lý hình ảnh bao gồm hiệu chỉnh hình học và tính toán nhiệt độ bề mặt (LST) từ các băng tần hồng ngoại. Kết quả cho thấy sự gia tăng UHII từ 0.18°C trong giai đoạn nghiên cứu.

2.1. Thu thập và xử lý dữ liệu

Dữ liệu vệ tinh Landsat được thu thập từ năm 2006, 2010 và 2016. Các hình ảnh được hiệu chỉnh hình học và sử dụng để tính toán nhiệt độ bề mặt (LST). Phương pháp Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) được áp dụng để đánh giá thảm thực vật, trong khi Green Vegetation Fraction (GVF) được sử dụng để tính toán độ phát xạ bề mặt.

2.2. Tính toán UHII

Cường độ đảo nhiệt đô thị (UHII) được tính toán dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ giữa khu vực đô thị và nông thôn. Kết quả cho thấy UHII tại Makati tăng 0.18°C từ năm 2006 đến 2016, tương ứng với sự gia tăng diện tích xây dựng và dân số.

III. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu chỉ ra rằng, đô thị hóa tại Makati đã làm tăng cường độ đảo nhiệt đô thị (UHII). Diện tích xây dựng tăng lên, trong khi diện tích đất trống, nước và thảm thực vật giảm. Sự gia tăng dân số cũng là yếu tố gián tiếp làm tăng UHII. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định chính sách phát triển đô thị bền vững.

3.1. Thay đổi lớp phủ bề mặt LCC

Kết quả phân tích LCC cho thấy, diện tích xây dựng tại Makati tăng từ năm 2006 đến 2016, trong khi diện tích đất trống, nước và thảm thực vật giảm. Điều này phản ánh quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại thành phố này.

3.2. Tác động của UHII đến môi trường

Sự gia tăng UHII không chỉ ảnh hưởng đến nhiệt độ mà còn tác động đến chất lượng không khí, sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm thiểu UHI, bao gồm tăng cường diện tích cây xanh và sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường.

IV. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu kết luận rằng, đô thị hóa là nguyên nhân chính làm tăng cường độ đảo nhiệt đô thị (UHII) tại Makati. Các khuyến nghị bao gồm việc tích hợp dữ liệu đo đạc tại chỗ để đánh giá chính xác hơn về LST, cũng như nghiên cứu sâu hơn về tác động của UHI đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

4.1. Kết luận

Nghiên cứu xác nhận mối quan hệ chặt chẽ giữa đô thị hóa và UHII. Sự gia tăng diện tích xây dựng và dân số là các yếu tố chính làm tăng UHII tại Makati.

4.2. Khuyến nghị

Cần có các nghiên cứu sâu hơn về tác động của UHI đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Đồng thời, các chính sách phát triển đô thị bền vững cần được thực hiện để giảm thiểu ảnh hưởng của UHI.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng, hiện tượng Đảo Nhiệt Đô Thị (Urban Heat Island - UHI) ngày càng trở nên nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và chất lượng cuộc sống của cư dân thành thị. Theo báo cáo của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), các thành phố có dân số trên một triệu người thường có nhiệt độ trung bình hàng năm cao hơn từ 1 đến 3°C so với các vùng nông thôn xung quanh. Makati City, Philippines, là trung tâm kinh tế và tài chính của quốc gia, với dân số khoảng 529.039 người (theo điều tra dân số năm 2010) và diện tích đất 27,36 km², đang trải qua quá trình đô thị hóa mạnh mẽ trong thập kỷ qua. Nghiên cứu này tập trung đánh giá tác động của đô thị hóa đến cường độ Đảo Nhiệt Đô Thị (Urban Heat Island Intensity - UHII) tại Makati City trong giai đoạn 2006-2016, dựa trên dữ liệu vệ tinh Landsat và các kỹ thuật viễn thám, GIS.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định tốc độ đô thị hóa thông qua phân tích biến đổi lớp phủ đất (Land Cover Change - LCC), tính toán UHII dựa trên nhiệt độ bề mặt đất (Land Surface Temperature - LST) và đề xuất các giải pháp giảm thiểu hiệu ứng UHI. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào Makati City, sử dụng dữ liệu vệ tinh từ các năm 2006, 2010 và 2016, với thời gian thu thập và phân tích dữ liệu từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2017. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ hoạch định chính sách phát triển đô thị bền vững, giảm thiểu tác động tiêu cực của đô thị hóa đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết và mô hình chính:

1. Hiện tượng Đảo Nhiệt Đô Thị (Urban Heat Island - UHI): Là sự gia tăng nhiệt độ bề mặt và khí quyển tại các khu vực đô thị so với vùng nông thôn xung quanh, do sự thay đổi lớp phủ đất và các hoạt động nhân sinh (Voogt & Oke, 2003).
2. Biến đổi lớp phủ đất (Land Cover Change - LCC): Là sự thay đổi về đặc tính vật lý của bề mặt đất như rừng, đất trống, mặt nước và khu vực xây dựng, được xác định qua ảnh vệ tinh và công nghệ GIS.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Land Surface Temperature (LST): Nhiệt độ bề mặt đất được tính toán từ dữ liệu nhiệt hồng ngoại của vệ tinh.
• Urban Heat Island Intensity (UHII): Chênh lệch nhiệt độ giữa khu vực đô thị và khu vực nông thôn, thể hiện mức độ nghiêm trọng của UHI.
• Normalized Difference Vegetation Index (NDVI): Chỉ số thực vật chuẩn hóa, dùng để đánh giá mật độ và sức khỏe thực vật.
• Emissivity: Đặc tính phát xạ nhiệt của bề mặt, ảnh hưởng đến tính toán LST.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu vệ tinh Landsat 5 TM và Landsat 8 OLI/TIRS cho các năm 2006, 2010 và 2016, được tải về từ trang web của U.S. Geological Survey. Các ảnh vệ tinh được lựa chọn có độ che phủ mây dưới 30% trong mùa hè Philippines (tháng 4 và tháng 5). Tổng số mẫu phân tích gồm 3 ảnh vệ tinh, với các bước xử lý bao gồm:

• Tiền xử lý ảnh: Gồm ghép lớp (layer stacking), hiệu chỉnh hình học (geometric correction) và cắt ảnh theo ranh giới Makati City.
• Phân loại lớp phủ đất: Sử dụng phương pháp phân loại có giám sát (supervised classification) với 4 loại lớp phủ chính: khu vực xây dựng, đất trống, thảm thực vật và mặt nước. Mỗi loại được chọn 50 mẫu ngẫu nhiên, tổng cộng 200 mẫu cho mỗi năm, đánh giá độ chính xác qua ma trận nhầm lẫn (confusion matrix) và hệ số Kappa.
• Tính toán nhiệt độ bề mặt đất (LST): Chuyển đổi số DN sang bức xạ phổ, sau đó sang nhiệt độ sáng (brightness temperature), tính emissivity dựa trên NDVI và tính LST theo công thức chuẩn.
• Tính toán cường độ Đảo Nhiệt Đô Thị (UHII): Lấy hiệu số giữa nhiệt độ bề mặt trung bình khu vực đô thị và khu vực nông thôn.
• Phân tích biến đổi lớp phủ đất (LCC): So sánh diện tích các lớp phủ qua các năm để đánh giá tốc độ đô thị hóa.
• Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2017, tại Đại học Trung ương Quốc gia Đài Loan (National Central University).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tăng diện tích khu vực xây dựng: Diện tích khu vực xây dựng tại Makati City tăng đáng kể trong giai đoạn 2006-2016, chiếm khoảng 14,82% tổng diện tích thành phố, với sự giảm tương ứng của đất trống, thảm thực vật và mặt nước.
2. Gia tăng nhiệt độ bề mặt đất: Nhiệt độ bề mặt trung bình tại khu vực đô thị tăng từ khoảng 33,5°C năm 2006 lên 33,68°C năm 2016, tương ứng với mức tăng UHII khoảng 0,18°C trong 10 năm. Năm 2016 ghi nhận nhiệt độ bề mặt cao nhất với giá trị tối đa 41,15°C (314,3 K).
3. Mối quan hệ nghịch giữa thảm thực vật và UHII: Diện tích thảm thực vật giảm làm tăng UHII, thể hiện qua hệ số tương quan âm rõ rệt giữa NDVI và nhiệt độ bề mặt.
4. Ảnh hưởng gián tiếp của tăng dân số: Tỷ lệ tăng dân số tại Makati City theo Cơ quan Thống kê Philippines cũng góp phần làm gia tăng diện tích xây dựng và UHII, cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa phát triển dân cư và hiệu ứng đảo nhiệt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự gia tăng UHII là do sự mở rộng diện tích xây dựng và giảm diện tích thảm thực vật, phù hợp với các nghiên cứu trước đây tại các đô thị lớn trên thế giới như Bắc Kinh, Wuhan (Trung Quốc) và Metro Manila (Philippines). Việc sử dụng dữ liệu Landsat và kỹ thuật viễn thám cho phép đánh giá chính xác biến đổi lớp phủ đất và nhiệt độ bề mặt theo thời gian. Kết quả cũng cho thấy sự cần thiết của việc bảo tồn và tăng cường không gian xanh để giảm thiểu hiệu ứng UHI. Biểu đồ phân bố nhiệt độ bề mặt và bản đồ biến đổi lớp phủ đất có thể minh họa rõ ràng sự gia tăng nhiệt độ và sự thay đổi không gian đô thị qua các năm. So với các nghiên cứu tương tự, mức tăng UHII tại Makati City là tương đối khiêm tốn nhưng vẫn đáng chú ý do mật độ dân số và tốc độ đô thị hóa cao.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường phát triển không gian xanh: Hành động trồng thêm cây xanh, phát triển công viên và khu vực thảm thực vật nhằm giảm nhiệt độ bề mặt, mục tiêu giảm UHII ít nhất 0,1°C trong vòng 3 năm, do chính quyền thành phố và các tổ chức môi trường thực hiện.
2. Áp dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường: Khuyến khích sử dụng vật liệu có độ phản xạ cao (cool roofs, vật liệu thấm nước) để giảm hấp thụ nhiệt, giảm nhiệt độ bề mặt xây dựng, triển khai trong các dự án xây dựng mới trong 5 năm tới.
3. Quản lý quy hoạch đô thị hợp lý: Hạn chế mở rộng diện tích xây dựng không kiểm soát, ưu tiên phát triển theo chiều cao thay vì chiều rộng, giảm áp lực lên diện tích đất tự nhiên, do cơ quan quy hoạch đô thị chủ trì.
4. Giám sát và đánh giá liên tục: Thiết lập hệ thống giám sát nhiệt độ bề mặt và lớp phủ đất định kỳ hàng năm bằng công nghệ viễn thám và đo đạc thực địa để cập nhật dữ liệu và điều chỉnh chính sách kịp thời.
5. Nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục, tuyên truyền về tác hại của UHI và vai trò của không gian xanh, khuyến khích người dân tham gia bảo vệ môi trường đô thị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà hoạch định chính sách đô thị: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách phát triển bền vững, giảm thiểu tác động của đô thị hóa đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.
2. Các nhà quy hoạch và kiến trúc sư: Áp dụng các giải pháp thiết kế thân thiện với môi trường, tích hợp không gian xanh và vật liệu giảm nhiệt trong quy hoạch đô thị.
3. Nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực môi trường và quản lý đô thị: Tham khảo phương pháp luận và kết quả để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về UHI và biến đổi lớp phủ đất.
4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về tác động của đô thị hóa và tham gia vào các hoạt động bảo vệ môi trường, giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt.

Câu hỏi thường gặp

1. Đảo Nhiệt Đô Thị (UHI) là gì?
   UHI là hiện tượng nhiệt độ tại các khu vực đô thị cao hơn so với vùng nông thôn xung quanh do sự thay đổi lớp phủ đất và hoạt động nhân sinh, gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe.

2. Làm thế nào để đo cường độ UHI (UHII)?
   UHII được tính bằng hiệu số nhiệt độ bề mặt trung bình giữa khu vực đô thị và khu vực nông thôn, thường dựa trên dữ liệu nhiệt độ bề mặt thu thập từ vệ tinh hoặc đo đạc thực địa.

3. Tại sao diện tích thảm thực vật lại ảnh hưởng đến UHI?
   Thảm thực vật giúp làm mát bề mặt thông qua quá trình bay hơi nước và giảm hấp thụ nhiệt, do đó diện tích thảm thực vật giảm sẽ làm tăng nhiệt độ bề mặt và cường độ UHI.

4. Phương pháp nào được sử dụng để phân tích biến đổi lớp phủ đất?
   Phân loại có giám sát (supervised classification) trên ảnh vệ tinh Landsat được sử dụng để phân tích biến đổi lớp phủ đất qua các năm, với độ chính xác trên 85%.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm thiểu UHI tại Makati City?
   Phát triển không gian xanh và sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường được xem là các giải pháp hiệu quả, giúp giảm nhiệt độ bề mặt và cải thiện chất lượng môi trường đô thị.

Kết luận

• Đô thị hóa tại Makati City trong giai đoạn 2006-2016 đã làm tăng diện tích xây dựng và giảm diện tích thảm thực vật, góp phần làm gia tăng cường độ Đảo Nhiệt Đô Thị (UHII) khoảng 0,18°C.
• Nhiệt độ bề mặt đất tăng cao nhất được ghi nhận vào năm 2016 với giá trị tối đa 41,15°C, phản ánh rõ tác động của đô thị hóa đến môi trường nhiệt.
• Mối quan hệ nghịch giữa diện tích thảm thực vật và UHII nhấn mạnh vai trò quan trọng của không gian xanh trong việc giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc hoạch định chính sách phát triển đô thị bền vững và các giải pháp giảm thiểu UHI tại Makati City.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu với dữ liệu đo đạc thực địa, đánh giá tác động của UHI đến sức khỏe cộng đồng và phát triển các mô hình dự báo nhiệt độ đô thị.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống cho cộng đồng Makati City!

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY KATLEEN CZINA V. CAPISTRANO IMPACT OF URBANIZATION ON URBAN HEAT ISLAND INTENSITY OF MAKATI CITY, PHILIPPINES BACHELOR THESIS Study Mode: Full-time Major: Environmental Science and Management Faculty: International Programs Office Batch: 2014 - 2017 Thai Nguyen, 20/11/2017 c DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Bachelor of Environmental Science and Degree Program Management Student Name Katleen Czina V. Capistrano Student ID DTN1454290048 Impact of Urbanization on Urban Heat Island Thesis Title Intensity of Makati City, Philippines Tang-Huang Lin, Ph. Do Xuan Loan ( Thai Nguyen University) Signature Abstract: This study focuses on monitoring the urbanization and its effect on the Urban Heat Island Intensity (UHII) of Makati City, Philippines during a 10-year period from 2006 to 2016 in terms of remotely sensed data.

Two Landsat 5 TM (April, 2006 and May, 2010) and one Landsat 8 OLI/TIRS (April, 2016) images during the period were utilized after geometrically corrected. In the data processing, Land Cover Changes (LCC) of year 2006, 2010 and 2016 were implemented in order to quantitate the changes within a decade period and address the location of urbanization. Moreover, Land Surface Temperature (LST) of 2006, 2010 and 2016 were also retrieved from thermal infrared bands of Landsat data for the investigation of UHII within study area. It was observed that UHII of Makati City boosted up 0.18oC with the increase in buildup areas during the last 10 years.

In addition, associated with the population growth rate from Philippine Statistics Authority, the results also indicated the effect of population growth was one of the indirect factors on UHII enhancement during the urbanization. On the other hand, the decrease in the areas of open land, water and vegetation was negatively proportional to UHII intensification. Therefore, the increase in population and buildup areas observed in this study were the major reasons why the UHII increases. However, this study only focuses on the effect of urbanization on UHII in terms of LCC and LST retrieved from satellite data.

For more accurate assessment in UHII, the validation of LST retrievals with in-situ measurements should be included which will be the further study of this topic. Thus the results could be expected to the references for urban development and related policy. Urbanization, Urban Heat Island, Land Cover Keywords: Change, Land Surface Temperature Number of Pages 61 Date of Submission November 20, 2017 ii c ACKNOWLEDGEMENT First and foremost, I would like to extend my sincerest gratitude to Associate Prof. Tang-Huang Lin Ph.

of Center for Space and Remote Sensing Research (CSRSR) at National Central University (NCU) for the support, patience and guidance in spite of his busy schedule just to finish and achieve the goals of this study. Also, to Dr. Do Xuan Luan, for his support and instructions throughout writing my manuscript. With the help of the Advance Education Program of Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry (TUAF), this research had been successful, thank you very much for everything! My best regards to this awesome yet supportive parents of mine (Mommy Tale and Daddy Chef Boy Negro) for investing not just money but also their time and sweat to support for my studies.

To Capistrano family, especially Kuya Babs, Neyney, Mommy Baby, Tito Fred and Ate Maida, thank you for the never ending support and help. To my Tita Rose and Ate IB, thank you for supporting and helping me before, on and after I went to Taiwan and to my kindest Lola Uyang, I know you are watching me from above. Lola, I have made it! I survived all the hardships. Thank you for being one of my inspirations! My Vietnam buddies, Mish, Kenneth, Anne, Ekang, Colleene and Carlo, thank you so much! Through good and bad times, you are all there.

Thank you for making me realize that I have a lot to improve in myself and on the things I believe in. I am so grateful that I have a clingy and supportive friend, Tina, thank you for everything! You da best! I could not even be more proud to have the iii c bestest sissy who is always there to push me through and giving me her best advices, my Sensei Kulot, thank you so much! I consider myself lucky to meet this fabulous Fish Family (Cher, Poch, Butch, Russel, Hanh, Alison and Cang Rong), thank you very much for helping me with my research and showing me what a real college student should do. I never expected that my time in Taiwan would be this amazing. To the prayer warriors of NCU International Fellowship, especially to Elizabeth Sitorus, who invested time and effort in helping me with this study, thank you is not enough.

I am beyond grateful for having people who were always ready to listen and willing to help in times of need. We are indeed a family of God. Lastly, I am giving all the glory to the Lord for His blessings and guidance, for making me feel I am loved and that I can do things. This journey will not be successful without Your presence Oh Lord! Thai Nguyen 2017, Student Katleen Czina V.

Capistrano iv c TABLE OF CONTENTS DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT .iii TABLE OF CONTENTS. v LIST OF FIGURES. vii LIST OF TABLES. ix LIST OF ABBREVIATIONS .1 Background of the Study .3 Statement of the Problem .4 Objectives of the Study .5 Significance of the Study .6 Limitations of the Study.

7 2 PART II: REVIEW OF RELATED LITERATURE .1 Urban Heat Island (UHI) .2 Mitigation studies on Urban Heat Island (UHI) .3 Land Cover Change and Urbanization.4 Related studies on Urban Heat Island (UHI) around the world.5 Studies on Urban Heat Island (UHI) in the Philippines. 19 3 PART III: MATERIALS AND METHODS .1 The objects and scope of the research .2 The content of research .4 Image Pre-Processing .5 Land Cover Change .1 Training Samples Selection .6 Land Surface Temperature Calculation .1 Brightness Temperature Calculation .7 Urban Heat Island (UHI) Intensity Calculation. 38 4 PART IV: RESULTS AND DISCUSSION .1 Results of Land Surface Temperature .3 Land Surface Temperature .2 Results of Land Cover Change .1 Land Cover Change (LCC) .3 Urban Heat Island (UHI) Intensity. 52 5 PART V: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS.

58 vi c LIST OF FIGURES Figure 1.1 Map of Makati City divided into six clusters…………………….1 Effect of Urbanization on people, temperature and environment.2 Methods for Pre-processing of Remotely Sensed Data……………26 Figure 3.3 Layer Stacked images of 2006 (a), 2010 (b) and 2016 (c), respectively……………………………………………………………….4 Study Clip Area of Makati City for 2006, 2010 and 2016, Respectively……………………………………………………………28 Figure 3.5 Land Cover Change Detection……………………………….6 Flow Chart of Land Surface Temperature Calculation…………….7 Thermal Band images of Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI/TIRS………………………………………………………………34 Figure 4.1 Brightness Temperature of (a) 2006, (b) 2010 and (c) 2016 band 10 and (d) band 11……………………………………………………….2 Emissivity Maps for (a) 2006, (b) 2010 and (c) 2016…………….3 NDVI maps for (a) 2006, (b) 2010 and (c) 2016……………….4 Green Vegetation Fractions of (a) 2006, (b) 2010 and (c) vii c 2016………………………………………………………………….5 Land Surface Temperature Maps of (a) 2006, (b) 2010 and (c) 2016……………………………………………………………….6 Land Cover Change Maps of (a) 2006, (b) 2010 and (c) 2016…………………………………………………………….7 Area of each land cover type of 2006, 2010 and 2016 expressed in percent…………………………………………………………………47 Figure 4.8 Change Detection of Makati City during the period from 2006 to 2016………………………………………………………………….9 UHII of Makati City in degree Celsius for the year 2006, 2010 and 2016………………………………………………………………….10 Area of each land cover type vs UHII of 2006, 2010 and 2016, (a) Build up vs UHII; (b) Open Land vs UHII; (c) Vegetation vs UHII; (d) Water vs UHII.11 Scatter Plots showing the relationship of each land cover type to UHII, (a) Build up vs UHII; (b) Open Land vs UHII; (c) Vegetation vs UHII; (d) Water vs UHII………………………………………………54 viii c LIST OF TABLES Table 3.1 The images collected from Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI/TIRS………………………………………………………………25 Table 3.2 Landsat 5 TM band numbers with respective band names……….3 Same as table 3.2 but for Landsat 8 OLI/TIRS…………………….4 Thermal Constants of Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI/TIRS………………………………………………………………34 Table 3.5 Rescaling Factors of Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI/TIRS…………………………………………………………….1 Confusion Matrix for year 2006 form Accuracy Assessment…….2 Same as Table 4.1, but for year 2010………………………………49 Table 4.3 Same as Table 4.1, but for the year 2016………………………….4 Percent and Area of Land Cover Change during the period from 2006 to 2016……………………………………………………………….5 Population data of Makati City from 2000 to 2015……………….55 ix c LIST OF ABBREVIATIONS ASTER Advanced Spaceborne Thermal Emission DN Digital Numbers EDSA Epifanio de los Santos Avenue EPA Environmental Protection Agency ETM+ Enhanced Thematic Mapper ISA Impervious Surface Area LCC Land Cover Change LST Land Surface Temperature MODIS Moderate Resolution Imaging Spectoradiometer NCR National Capital Region NDVI Normalized Difference Vegetation Index NIR Near Infrared NMDI Normalized Multi-Band Drought Index OLI Operational Land Images RS Remote Sensing SUCI Surface Urban Cool Island SUHI Surface Urban Heat Island SWIR Shortwave Infrared TIRS Thermal Infrared Sensor TM Thematic Mapper UHI Urban Heat Island UHII Urban Heat Island Intensity x c PART I: INRTODUCTION 1.1 Background of the Study UHI happens when the atmospheric and surface temperatures in the urban areas are higher than the surrounding rural areas due to urbanization (Voogt & Oke, 2003). In addition, the physical properties of buildings and the emission of heat from the anthropogenic activities can result to a higher temperature that can also cause the UHI. During night time, the temperature in UHIs remain high due to tall buildings, sidewalks and parking lots that block the heat from the ground to rise into the cold night sky, so the heat is trapped on the lower level. This rise in temperature is obvious especially during summer time.

According to the United States Environmental Protection Agency (EPA), a city with one million people or more, has the annual mean temperature of 1.4°F (1-3°C) warmer than the surrounding rural areas. With these developments, it is definitely a positive sign of growth for a city, but it can also negatively affect the natural environment. The topics related to Urban Heat Island (UHI) are widely spread in different parts of the world and caught the attention of the researchers over the past decades due to urban sprawling. As a result of expeditious urbanization, the population has a massive increase together with the buildup areas (Guo, Wang, Cheng & Shu, 2011).

University of Minnesota stated that by the need of accommodations for the continuous increase of the population, construction of 1 c new buildings for work space and houses for dwelling, buildup areas are continuously increasing and the portion of greenery areas in certain places are decreasing. As a result, the core of the city becomes warmer forming UHI. Meanwhile, in the Philippines, people are experiencing an unusual warm weather which is getting worse especially in urban areas like Metro Manila, also called the National Capital Region (NCR) and one of the most urbanized areas in the Philippines. Addition to that, the City of Makati, located in Metro Manila, is considered as the Central Business District of the country for its commercial areas are known in its role as the financial and business center of the Philippines.

The continuous population growth, economic development, with an increase in vehicular trips, cause a big problem in the city making it inconvenient for the people as the temperature in urban areas gets warmer from environmental changes (Makati City Portal). Urbanization is one of the major problems that the world is facing today. The increase in the world’s population recently has maximized the effects of the economic and agricultural activities. It is said that in 1800, there are only about two percent of the world’s population lived in urban areas.

With this, urban areas are known to be the unhealthiest areas or places for people to live.