Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ với đề tài "Nghiên cứu biến động không gian xanh dưới tác động của quá trình đô thị hóa phục vụ quy hoạch đô thị sinh thái ở thành phố Huế" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Bắc Giang, chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường (mã số: 985 01 01), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Hà Văn Hành và PGS. Phạm Văn Cự tại Khoa Địa lý - Địa chất, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, bảo vệ năm 2020.

Quá trình đô thị hóa làm gia tăng các bề mặt không thấm (BMKT), thu hẹp đáng kể diện tích không gian xanh (KGX) và làm manh mún cấu trúc cảnh quan đô thị, gây mất cân bằng năng lượng môi trường và biến đổi vi khí hậu. Thành phố Huế là đô thị di sản được UNESCO công nhận năm 1993, mang đặc trưng cảnh quan gắn liền với sông Hương và hệ thống cây xanh, đồng thời được định hướng phát triển theo mô hình "di sản, văn hóa, sinh thái, cảnh quan, thân thiện với môi trường". Tuy nhiên, quá trình gia tăng dân số (từ 238.331 người năm 1990 lên 358.000 người năm 2018) cùng với việc triển khai các dự án hạ tầng kỹ thuật, mở rộng không gian xây dựng đã làm thay đổi hiện trạng lớp phủ và cơ cấu sử dụng đất. Khoảng trống nghiên cứu đặt ra là chưa có công trình nào đánh giá toàn diện tác động của đô thị hóa đến biến động hình thái cảnh quan KGX, chưa lượng hóa mối quan hệ giữa KGX và nhiệt độ bề mặt (NĐBM), cũng như chưa phân tích khả năng tiếp cận dịch vụ sinh thái của người dân trên toàn bộ 27 phường phục vụ quy hoạch đô thị sinh thái (ĐTST) tại thành phố Huế.

Mục tiêu chung của luận án là đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến KGX của thành phố Huế làm cơ sở cho việc định hướng quy hoạch ĐTST. Luận án xác định 5 mục tiêu cụ thể:

  1. Làm rõ tác động của quá trình đô thị hóa đến KGX ở thành phố Huế.
  2. Xác lập được tỷ lệ KGX hợp lý dựa trên NĐBM.
  3. Đánh giá được khả năng tiếp cận KGX của người dân đô thị.
  4. Phân tích được khả năng và vị trí mở rộng KGX.
  5. Xác lập được cơ sở khoa học phục vụ định hướng quy hoạch ĐTST ở địa bàn nghiên cứu.

Các câu hỏi nghiên cứu được đánh số trong văn bản gồm:

  1. Đô thị hóa đã tác động như thế nào đến KGX?
  2. Làm thế nào phối hợp các nguồn dữ liệu để đánh giá tác động của đô thị hóa đến KGX?
  3. KGX được lồng ghép vào định hướng trong quy hoạch ĐTST như thế nào?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: KGX, một số yếu tố đô thị hóa và người dân ở thành phố Huế.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ địa bàn hành chính thành phố Huế gồm 27 phường.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình đô thị hóa được xem xét trong giai đoạn 2001 - 2016; dữ liệu viễn thám thu thập vào các năm 2001, 2005, 2010 và 2016 vào mùa ít mưa; khảo sát nhiệt độ không khí thực địa tập trung trong năm 2017; khảo sát khả năng tiếp cận KGX của cư dân triển khai năm 2018; số liệu thống kê kinh tế - xã hội thu thập trong giai đoạn 2001 - 2018.
  • Phạm vi nội dung: Nghiên cứu các loại hình KGX mà người dân có thể tiếp cận; đặc điểm phân bố, hình thái và biến động KGX; ảnh hưởng của KGX đến NĐBM vào mùa ít mưa; đánh giá khả năng tiếp cận của người dân đối với loại hình công viên công cộng.

Hai luận điểm bảo vệ của luận án:

  • Luận điểm 1: Quá trình đô thị hóa ở thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016 đã làm thay đổi độ đo cảnh quan KGX, từ đó ảnh hưởng đến vai trò điều hòa NĐBM của KGX đô thị Huế.
  • Luận điểm 2: Phân tích khả năng tiếp cận KGX của cư dân đô thị và xác lập tỷ lệ KGX hợp lý là cơ sở quan trọng phục vụ quy hoạch ĐTST ở thành phố Huế.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tác giả đã tổng hợp các hướng nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến các chủ đề trọng tâm:

Về tiêu chí đánh giá đô thị hóa, văn bản điểm lại các nghiên cứu: Davis K. (1962) với quan điểm nhân khẩu học; Linli C. và Jun S. (2012) tại Thượng Hải; Juanjuan Z. và cộng sự (2013) tại Trung Quốc; Chan K. và Vu T. (2017) tại thung lũng Klang; Huilei L. (2017) tại Bắc Kinh; Phạm Đỗ Văn Trung nghiên cứu tại Cần Thơ; Trịnh Thị Hoài Thu nghiên cứu tại Đông Anh - Hà Nội; Do T. và cộng sự nghiên cứu tại Đà Nẵng; cùng các tiêu chí theo Nghị định số 42/2009/NĐ-CP của Chính phủ.

Tác giả Các tiêu chí nghiên cứu đô thị hóa Mục tiêu / mục đích nghiên cứu
Linli C. và Jun S. (2012) Số dân, mật độ dân số, sử dụng đất, lớp phủ bề mặt, diện tích mặt đường, công trình, cấp nước, tiêu thụ điện, khí đốt Nghiên cứu ảnh hưởng của đô thị hóa đến môi trường ở Thượng Hải; tương quan giữa đô thị hóa, nhiệt độ và chỉ số thực vật
Juanjuan Z. và cộng sự (2013) Tổng dân số, tỷ lệ dân số đô thị, mật độ dân số, GDP, thu nhập bình quân, diện tích đất đô thị, tỷ lệ đất xây dựng Định lượng tác động của đô thị hóa đến KGX nhằm phát triển, mở rộng KGX ở Trung Quốc
Chan K., Vu T. (2017) Mật độ xây dựng, diện tích KGX, diện tích mặt nước Đánh giá tác động của đô thị hóa đến KGX ở thung lũng Klang phục vụ hoạch định đô thị
Huilei L. (2017) Mật độ dân số, tổng sản phẩm nội địa, khu vực có ánh sáng ban đêm Tác động của đô thị hóa lên các mô hình cảnh quan ở Bắc Kinh
Phạm Đỗ Văn Trung Dân số đô thị, cơ cấu sử dụng lao động, cơ sở hạ tầng đô thị, lãnh thổ đô thị Quá trình đô thị hóa và ảnh hưởng đến phát triển kinh tế - xã hội thành phố Cần Thơ
Trịnh Thị Hoài Thu Sử dụng đất, lao động và cơ cấu kinh tế, dân số, điều kiện cơ sở vật chất Tác động của đô thị hóa đến cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp khu vực Đông Anh - Hà Nội
Do T. và cộng sự Dân số, mật độ dân số, tỷ trọng GDP nông nghiệp, tỷ lệ lao động phi nông nghiệp Đánh giá ảnh hưởng của đô thị hóa đến sự thay đổi cảnh quan ở thành phố Đà Nẵng

Về phân loại và tiêu chuẩn KGX, văn bản phân tích nghiên cứu của Lucy T. (2017), báo cáo của nhóm URGE-Team, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), Jim C., Panduro T. (Đan Mạch), Cục Giao thông London (Anh), quy định tại Scotland, hệ thống phân loại của Wu R. (Trung Quốc), Nhật Bản. Tại Việt Nam, tác giả tổng hợp quy định tại Luật Quy hoạch đô thị 2009 (Điều 33), Thông tư số 34/2009/TT-BXD, Thông tư số 06/2013/TT-BXD, Tiêu chuẩn thiết kế của Bộ Xây dựng năm 2012 và công trình của Nguyễn Thị Hạnh (2017).

Loại KGX đô thị Khoảng cách tối đa từ nhà (m) Diện tích bề mặt tối thiểu (ha)
KGX khu dân cư 150 -
Vườn cộng đồng 400 1
Khu phố xanh 800 10 (công viên: 5)
Khu vực quận huyện xanh 1.600 30 (công viên: 10)
Thành phố xanh 3.200 60
Rừng đô thị 5.000 $\ge 200$ (thị trấn nhỏ); $\ge 300$ (thành phố lớn)

Về khả năng tiếp cận KGX, văn bản trích dẫn tiêu chuẩn của Cơ quan Môi trường châu Âu (EEA: tiếp cận trong 15 phút đi bộ, tương đương 900 - 1.000 m); Hà Lan (60 $m^2$ cây xanh/người trong bán kính 500 m); Anh (tiếp cận 2 ha KGX trong bán kính 300 m); Copenhagen, Đan Mạch (90% dân cư tiếp cận trong vòng 400 m); Phoenix, Hoa Kỳ (bán kính 0,5 dặm, tương đương 800 m); cùng các nghiên cứu của Dawson (1995), Mullick (1993), Comber A.

Về ứng dụng viễn thám và trắc lượng cảnh quan, tác giả điểm lại công trình của Graça M. (2018); Maimaitiyiming M. (2014); Jun Y. (2017); Rafiee R. và Mahiny A. S. (2011); Bhaskar P.; Sikuzani U. (2018); Nor A. (2017); Yi-Chen W. (2011); Byomkesh T. (2012); Fanhua K. (2007); Tian Y. (2011); Pham V.; Lê Thị Minh Phương (2014); Pham Duc Uy và Nobukazu Nakagoshi (2007); Đỗ Thị Việt Hương (2018); Cu V. (2014); Do D. (2018).

Tác giả Chỉ số cảnh quan sử dụng Mục đích nghiên cứu
Nor A. và cộng sự (2017) LSI, MNN, PD, MPA, LPI Đánh giá tác động của mở rộng đô thị đến cấu trúc KGX ở Kuala Lumpur, Metro Manila và Jakarta
Yi-Chen W. (2011) PLAND, PD, LPI, LSI, SHDI Sự thay đổi mô hình KGX ở Côn Minh (Trung Quốc) phục vụ định hướng phát triển
Byomkesh T. (2012) PD, NP, LPI, SHAPE_AM, COHESION Đánh giá sự phân tán, gắn kết cấu trúc KGX phục vụ quy hoạch tại Dhaka
Chan K., Vu T. (2017) PLAND, NP, PD, LSI, LPI, CLUMPY, ED Đánh giá tác động của đô thị hóa đến KGX ở thung lũng Klang
Jun Y. (2017) PLAND, EI, FRAC, AI, DI Tác động của đô thị hóa đến không gian và NĐBM ở thành phố Đại Liên
Huilei L. (2017) PD, ED, SHDI, AI Tác động của đô thị hóa lên mô hình cảnh quan ở Bắc Kinh
Fanhua K. (2007) CA, PD, PLAND, MPS, LPI, LSI, MNN, PR Định lượng mô hình KGX thành phố Tế Nam giai đoạn 1989 - 2004
Sikuzani U. (2018) NP, TA, AREA, MESH, SPLIT Biến động cấu trúc KGX và tính phân mảnh tại Lubumbashi (Congo)
Tian Y. (2011) AREA_MN, PD, SHAPE_MN, ENND_MN, CONNECT, DIVISION, MESH, SPLIT Đánh giá sự phân mảnh KGX ở Hồng Kông để phục vụ kết nối mạng lưới sinh thái

Về NĐBM và tương quan với NDVI, luận án dẫn chứng các nghiên cứu của Weng (2004), Matthew (2014), Igun, Chen M., Le M. và cộng sự (2019 tại Hà Nội chỉ ra mức chênh lệch 4,34°C giữa khu vực có KGX và không có KGX). Về ĐTST, văn bản dẫn lý thuyết của Yanitsky (1987), Richard Register, Lưu Đức Hải, Phạm Ngọc Đăng, Tổ chức Sinh thái đô thị của Úc, cùng kinh nghiệm từ Stockholm, New York, Freiburg, Melbourne, Curitiba, Sino, Wuxi, Erlangen, Yokohama.

Đối với địa bàn thành phố Huế, tác giả điểm lại các nghiên cứu: Nguyễn Thị Phương Anh và cộng sự (2012) về chuyển đổi đất tại phường Kim Long; Nguyễn Thị Hải (2017) tại đô thị vệ tinh; Nguyễn Thị Hạnh (2017) về quản lý KGX; Tống Thị Huyền Ái và Đoàn Thị The (2016) sử dụng các chỉ số cảnh quan (CA, TE, AWMPFD, IJI, LPI, LSI) nghiên cứu phân mảnh đất nông nghiệp; Phạm Văn Chiến (2014) về khí hậu thủy văn.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết: Các nghiên cứu trước tại Huế chỉ tập trung vào phạm vi hẹp ở cấp phường hoặc phân tích đất nông nghiệp thuần túy. Chưa có công trình nào đánh giá có hệ thống tác động của đô thị hóa đến cấu trúc hình thái cảnh quan KGX đô thị, thiết lập tương quan giữa chỉ số cảnh quan và chỉ số đô thị hóa, khảo sát định lượng khả năng giảm nhiệt của từng loại hình KGX và phân tích không gian tiếp cận KGX tại 27 phường của thành phố Huế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các lý thuyết nền tảng:

  • Lý thuyết sinh thái cảnh quan (Landscape Ecology): Cung cấp khung phân tích cấu trúc, chức năng và biến đổi cảnh quan thông qua các cấp độ khoanh vi (patch), lớp phủ (class) và toàn bộ cảnh quan (landscape).
  • Lý thuyết hệ sinh thái đô thị và đô thị sinh thái (Yanitsky, Richard Register): Nhìn nhận đô thị là hệ sinh thái xã hội - tự nhiên tích hợp, trong đó KGX đóng vai trò điều hòa vi khí hậu, cung cấp dịch vụ sinh thái và nâng cao chất lượng sống.
  • Khái niệm KGX trong luận án: Được định nghĩa là phần diện tích bề mặt đô thị không bao gồm đất xây dựng công trình và đất trống, nơi có sự hiện diện của mặt nước, có thực vật bao phủ không phân biệt thành phần, quyền sở hữu và có chức năng điều hòa dịch vụ sinh thái mà cư dân tiếp cận được.

Quan điểm tiếp cận nghiên cứu gồm 4 quan điểm: quan điểm hệ thống, quan điểm lịch sử, quan điểm sinh thái và quan điểm tiếp cận liên ngành (kết hợp địa lý, sinh thái cảnh quan, kinh tế - xã hội, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý).

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập số liệu thứ cấp từ Niên giám thống kê thành phố Huế (1995 - 2018); số liệu kiểm kê đất đai các năm 2005, 2010, 2014 của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thừa Thiên Huế; báo cáo điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất; tài liệu khí tượng thủy văn.
  • Phương pháp xử lý ảnh viễn thám: Sử dụng chuỗi ảnh vệ tinh Landsat TM, ETM+, OLI/TIRS các năm 2001, 2005, 2010 và 2016 chụp vào mùa ít mưa. Quy trình phân loại ảnh sử dụng phương pháp phân loại dựa trên đối tượng (object-based classification) qua các cấp độ phân mảnh. Độ chính xác phân loại được kiểm định qua ma trận nhầm lẫn, hệ số Kappa và độ chính xác tổng thể.
  • Phương pháp chiết xuất nhiệt độ bề mặt: Xử lý kênh hồng ngoại nhiệt (TIR) của Landsat 7 và 8, sử dụng các thông số hiệu chỉnh bức xạ, hệ số $K_1, K_2$, tính toán chỉ số thực vật chuẩn hóa (NDVI), chỉ số nước bề mặt (LSWI), chỉ số đất đô thị (UI) và xác định độ phát xạ của đất trống và thực vật để tính NĐBM.
  • Phương pháp trắc lượng cảnh quan: Sử dụng phần mềm Fragstats và ArcGIS để tính toán các chỉ số cảnh quan: diện tích (CA, TA), tỷ lệ diện tích cảnh quan (PLAND), số lượng mảnh (NP), mật độ mảnh (PD), chỉ số mảnh lớn nhất (LPI), mật độ cạnh (ED), chỉ số hình dạng cảnh quan (LSI), diện tích mảnh trung bình (AREA_MN/MPS), chỉ số gắn kết (COHESION), chỉ số kết tụ (AI), khoảng cách láng giềng gần nhất (MNN/ENND_MN), chỉ số phân chia (DIVISION), chỉ số diện tích lưới hữu hiệu (MESH), chỉ số chia cắt (SPLIT) và chỉ số đa dạng Shannon (SHDI).
  • Phương pháp bản đồ và GIS: Ứng dụng kỹ thuật phân tích không gian trong ArcGIS, thiết lập vùng đệm (buffer) ở các khoảng cách 300 m và 500 m quanh hệ thống công viên công cộng để đánh giá phạm vi phục vụ và mức độ bao phủ dân số tiếp cận KGX tại 27 phường.
  • Phương pháp điều tra xã hội học và khảo sát thực địa: Tiến hành khảo sát bằng bảng hỏi người dân tại 27 phường trong năm 2018 về tần suất, phương thức, khoảng cách và các yếu tố cản trở tiếp cận KGX; quan trắc trực tiếp nhiệt độ không khí tại các điểm đo thực địa tương ứng với các loại hình lớp phủ và khoảng cách khác nhau trong hai đợt: mùa ít mưa (11 - 20/7/2017) và mùa mưa (25/12/2017 - 5/1/2018).
  • Phương pháp phân tích thứ bậc AHP (Analytic Hierarchy Process): Xây dựng ma trận so sánh cặp, tính toán trọng số cho các chỉ tiêu (hiện trạng sử dụng đất, khoảng cách đến đường giao thông, khoảng cách đến KGX hiện hữu, NĐBM, mật độ dân cư) để tích hợp vào GIS đánh giá mức độ phù hợp vị trí mở rộng KGX.
  • Phương pháp thống kê, tương quan và hồi quy: Sử dụng phần mềm thống kê để tính hệ số tương quan giữa các biến đô thị hóa với chỉ số cảnh quan; xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính giữa tỷ lệ KGX / chỉ số NDVI với NĐBM.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận về các vấn đề nghiên cứu liên quan đến đô thị hóa, không gian xanh và đô thị sinh thái

Chương này tổng kết có hệ thống cơ sở lý luận về mối quan hệ tương tác giữa quá trình đô thị hóa, bề mặt không thấm và biến động cấu trúc KGX. Tác giả làm rõ các khái niệm về đô thị, các tiêu chí đánh giá đô thị hóa theo nhân khẩu học, không gian và kinh tế - xã hội. Luận án phân tích chi tiết các định nghĩa, vai trò sinh thái, xã hội của KGX, đồng thời so sánh các hệ thống phân loại và tiêu chuẩn định lượng về diện tích, kích thước tối thiểu, khoảng cách tiếp cận KGX tại các quốc gia châu Âu, châu Á và Việt Nam.

Nội dung chương trình bày lý thuyết về ĐTST, các đặc điểm cốt lõi (hài hòa, hiệu quả, công bằng sinh thái) và các xu hướng quy hoạch ĐTST trên thế giới (bảo vệ thiên nhiên, tiết kiệm năng lượng, giải pháp dựa vào thiên nhiên). Trên cơ sở tổng quan tài liệu, tác giả xây dựng khung lý thuyết nghiên cứu mối quan hệ giữa đô thị hóa và KGX phục vụ quy hoạch ĐTST tại thành phố Huế, tập trung vào các mối liên kết: đô thị hóa và thu hẹp diện tích KGX; đô thị hóa và tính phân mảnh KGX; đô thị hóa và gia tăng NĐBM; quan hệ giữa NĐBM và tỷ lệ KGX; đô thị hóa và khả năng tiếp cận KGX của cư dân.

Phần cuối chương khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và thực trạng đô thị hóa của thành phố Huế:

  • Vị trí địa lý: Tọa độ từ 107°31'45" đến 107°38'00" kinh Đông và 16°30'45" đến 16°24'00" vĩ Bắc; diện tích tự nhiên 7.099 ha (khoảng 71 $km^2$), gồm 27 phường.
  • Đặc điểm địa chất, địa hình: Nằm trên hai đới cấu trúc Long Đại và A Vương; địa hình gồm vùng đồi núi thấp phía Tây Nam (độ dốc 8% đến 30% ở sườn núi Ngự Bình) và vùng đồng bằng hạ du sông Hương (chiếm 85,13% diện tích, độ cao trung bình 3 - 5 m, độ dốc 0,2 - 0,3%).
  • Tình hình đô thị hóa: Dân số tăng từ 238.331 người (1990) lên 358.000 người (2018); cơ cấu kinh tế chuyển dịch mạnh sang dịch vụ - du lịch và công nghiệp - xây dựng; diện tích đất xây dựng tăng nhanh dẫn đến việc chuyển đổi đất nông nghiệp và thu hẹp các vùng đệm sinh thái tự nhiên.

Chương 2: Quan điểm tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày cơ sở phương pháp luận và quy trình kỹ thuật thực hiện luận án. Tác giả cụ thể hóa 4 quan điểm tiếp cận (hệ thống, lịch sử, sinh thái, liên ngành) thành sơ đồ quy trình công nghệ gồm các bước logic:

  1. Thu thập và chuẩn hóa dữ liệu: Xử lý dữ liệu viễn thám Landsat 4 thời kỳ (2001, 2005, 2010, 2016); thu thập niên giám thống kê và bản đồ địa chính, quy hoạch sử dụng đất.
  2. Xây dựng bản đồ lớp phủ và KGX: Áp dụng phương pháp phân loại hướng đối tượng (object-based) với bộ quy tắc phân mảnh ảnh; đánh giá độ tin cậy phân loại qua hệ số Kappa và độ chính xác tổng thể cho từng năm.
  3. Tính toán trắc lượng cảnh quan: Ứng dụng phần mềm Fragstats để tính toán các chỉ số cảnh quan ở cấp độ loại lớp phủ (class) và cấp độ cảnh quan (landscape) cho các loại hình KGX của thành phố Huế.
  4. Chiết xuất nhiệt độ bề mặt: Áp dụng phương trình bức xạ nhiệt trên kênh TIR của Landsat, tính toán độ phát xạ bề mặt dựa trên chỉ số thực vật NDVI để thành lập bản đồ NĐBM các năm 2001, 2010 và 2016.
  5. Khảo sát thực địa và điều tra xã hội: Bố trí các điểm quan trắc nhiệt độ không khí theo khoảng cách vào mùa ít mưa (tháng 7/2017) và mùa mưa (tháng 12/2017 - 1/2018); điều tra bảng hỏi khả năng tiếp cận KGX của cư dân tại 27 phường trong năm 2018.
  6. Đánh giá khả năng tiếp cận bằng GIS: Thiết lập vùng đệm 300 m và 500 m quanh các công viên để tính toán tỷ lệ dân số và diện tích phục vụ.
  7. Đánh giá mức độ phù hợp mở rộng KGX: Thiết lập quy trình phân tích thứ bậc AHP kết hợp phân tích đa tiêu chí không gian trong GIS.

Chương 3: Đánh giá tác động của đô thị hóa đến không gian xanh ở thành phố Huế

Chương này tập trung vào các kết quả tính toán định lượng về biến động lớp phủ và cấu trúc cảnh quan KGX trong giai đoạn 2001 - 2016:

  • Biến động lớp phủ bề mặt: Kết quả phân loại ảnh viễn thám qua các mốc 2001, 2005, 2010 và 2016 (được kiểm định đạt độ chính xác tổng thể và hệ số Kappa theo yêu cầu) chỉ ra diện tích bề mặt không thấm (đất xây dựng) gia tăng liên tục qua các giai đoạn 2001 - 2010 và 2010 - 2016. Quá trình này diễn ra song song với sự suy giảm diện tích đất sản xuất nông nghiệp, đất mặt nước và thảm thực vật tự nhiên.
  • Biến động cấu trúc hình thái cảnh quan KGX: Dữ liệu tính toán từ Fragstats cho thấy các chỉ số trắc lượng cảnh quan có sự thay đổi rõ rệt. Diện tích mảng lớn nhất (LPI) và chỉ số gắn kết (COHESION) của các mảng KGX có xu hướng giảm; số lượng mảng (NP) và mật độ mảng (PD) gia tăng. Kết quả này phản ánh KGX của thành phố Huế bị phân mảnh, chia cắt thành nhiều khoanh vi nhỏ rời rạc do sự xen cài của các công trình xây dựng và mạng lưới giao thông mới.
  • Mô hình tác động của đô thị hóa đến cấu trúc hình thái cảnh quan KGX: Tác giả thiết lập ma trận tương quan giữa các biến độc lập của đô thị hóa (dân số, mật độ dân số, diện tích đất xây dựng, tỷ lệ lao động phi nông nghiệp, cơ cấu giá trị sản xuất) với các biến phụ thuộc là các chỉ số cảnh quan KGX (PLAND, NP, PD, LPI, ED, LSI, COHESION, AI). Kết quả phân tích thống kê chỉ ra mối tương quan chặt chẽ giữa sự mở rộng diện tích đất đô thị, gia tăng mật độ dân số với mức độ suy giảm tính kết nối và gia tăng mức độ phân mảnh của KGX thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016.

Chương 4: Định hướng quy hoạch không gian xanh cho phát triển đô thị sinh thái ở thành phố Huế

Chương 4 trình bày các phát hiện ứng dụng phục vụ trực tiếp cho công tác quy hoạch:

  • Khả năng tiếp cận KGX của cư dân: Kết quả điều tra thực địa năm 2018 tại 27 phường và phân tích vùng đệm GIS chỉ ra sự mất cân đối lớn trong phân bố công viên công cộng. Hệ thống công viên tập trung chủ yếu dải ven sông Hương (thuộc các phường trung tâm như Phú Nhuận, Vĩnh Ninh, Phú Hội), trong khi các phường ngoại vi phía Bắc và phía Nam có tỷ lệ hiện diện công viên rất thấp. Phân tích vùng đệm 300 m và 500 m cho thấy phần lớn cư dân ở các phường xa trung tâm không tiếp cận được công viên công cộng trong cự ly đi bộ thuận tiện. Các yếu tố cản trở tiếp cận chính được ghi nhận gồm khoảng cách xa, điều kiện thời tiết (mùa mưa kéo dài, mùa hè nắng nóng) và hạ tầng kết nối đi bộ chưa đồng bộ.
  • Mối quan hệ giữa NĐBM và KGX: Phân tích bản đồ nhiệt độ bề mặt (ngày 2/6/2001, 14/8/2010 và 3/7/2016) kết hợp chỉ số NDVI chỉ ra mối tương quan nghịch rõ rệt giữa mật độ thực vật và NĐBM. Các khu vực công viên, đất rừng, vườn nhà có NĐBM thấp hơn đáng kể so với khu vực bề mặt không thấm có mật độ xây dựng cao.
  • Khả năng giảm nhiệt của các loại hình KGX qua quan trắc trực tiếp: Số liệu đo đạc nhiệt độ không khí mùa ít mưa (tháng 7/2017) và mùa mưa (tháng 12/2017 - 1/2018) tại các loại hình KGX (công viên, đất rừng, cây xanh chuyên biệt, đất nông nghiệp, vườn nhà, cây xanh ven đường) khẳng định vai trò làm mát của thực vật. Từ tập số liệu mẫu và mô hình hồi quy tương quan, tác giả tính toán tỷ lệ diện tích KGX tương ứng cần thiết để giảm nhiệt độ bề mặt theo từng phường.
  • Phân tích vị trí mở rộng KGX bằng AHP và GIS: Tác giả xác định trọng số cho các chỉ tiêu đánh giá tính phù hợp phát triển KGX, xây dựng bản đồ phân cấp mức độ phù hợp (rất phù hợp, phù hợp, ít phù hợp) trên toàn địa bàn 27 phường.
  • Đề xuất định hướng quy hoạch: Luận án đề xuất khung giải pháp quy hoạch KGX hướng tới ĐTST tại Huế, tập trung vào: bảo tồn dải xanh sinh thái ven sông Hương và sông An Cựu; phục hồi và liên kết hệ thống vườn nhà truyền thống; bổ sung công viên khu dân cư tại các phường ngoại vi có mức độ tiếp cận thấp; kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ bề mặt không thấm trong các dự án đô thị mới.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt lý luận và phương pháp:

  • Xây dựng cách tiếp cận liên ngành tích hợp: Kết hợp đồng bộ giữa dữ liệu kinh tế - xã hội, dữ liệu viễn thám đa thời gian, phương pháp trắc lượng cảnh quan (Fragstats), công nghệ GIS và điều tra xã hội học tại thực địa.
  • Định lượng hóa và không gian hóa tác động của đô thị hóa: Luận án không chỉ dừng lại ở thống kê diện tích đất đai hai chiều mà đã lượng hóa cụ thể sự thay đổi về mặt hình thái, kích thước, tính phân mảnh và tính kết nối của KGX dưới tác động của các chỉ số đô thị hóa cụ thể.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn:

  • Cung cấp cơ sở dữ liệu số: Xây dựng bộ bản đồ hiện trạng và biến động lớp phủ bề mặt, biến động KGX thành phố Huế qua 4 mốc thời gian (2001, 2005, 2010, 2016) cùng bản đồ phân bố NĐBM qua các thời kỳ.
  • Lượng hóa vai trò điều hòa vi khí hậu: Thiết lập mô hình quan hệ giữa tỷ lệ diện tích KGX, chỉ số NDVI với NĐBM, từ đó xác lập tỷ lệ KGX hợp lý theo từng phường để đáp ứng yêu cầu giảm nhiệt bề mặt đô thị.
  • Đánh giá khả năng tiếp cận cộng đồng: Cung cấp bức tranh thực nghiệm về mức độ bao phủ và cự ly tiếp cận công viên công cộng của cư dân tại 27 phường thành phố Huế thông qua phân tích vùng đệm 300 m và 500 m.
  • Xác định không gian mở rộng KGX: Ứng dụng quy trình phân tích thứ bậc AHP để xác định bản đồ vị trí và mức độ phù hợp phát triển KGX đô thị.

Các đề xuất, kiến nghị rút ra từ kết quả nghiên cứu:

  • Đưa các chỉ số trắc lượng cảnh quan (mật độ mảng, chỉ số kết tụ, tính gắn kết) và ngưỡng tỷ lệ KGX giảm nhiệt vào quy chuẩn quản lý quy hoạch đô thị tại thành phố Huế.
  • Ưu tiên quỹ đất phát triển công viên, vườn dạo tại các phường ngoại vi phía Bắc và phía Nam đang có bán kính tiếp cận công viên lớn hơn 500 m.
  • Duy trì và gắn kết hệ thống mặt nước sông Hương với mạng lưới cây xanh đường phố, cây xanh vườn nhà để hình thành các hành lang sinh thái liên tục, giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án căn cứ theo văn bản:

  • Phạm vi không gian nghiên cứu giới hạn trong ranh giới hành chính 27 phường của thành phố Huế thời điểm năm 2018 (chưa xét đến các xã, thị trấn lân cận thuộc diện sáp nhập mở rộng không gian đô thị sau này).
  • Nguồn dữ liệu viễn thám phân tích biến động kết thúc ở mốc thời gian năm 2016 và chỉ thu thập vào mùa ít mưa để hạn chế ảnh hưởng của mây che phủ.
  • Khảo sát thực địa khả năng tiếp cận KGX của cộng đồng chỉ triển khai trong năm 2018 và tập trung chủ yếu vào đối tượng công viên công cộng, chưa đi sâu đánh giá mức độ tiếp cận các loại hình KGX tư nhân hoặc bán công cộng (vườn nhà, khuôn viên cơ quan, trường học).
  • Dữ liệu đo đạc nhiệt độ không khí thực địa được tiến hành trong các đợt ngắn ngày của năm 2017 (tháng 7/2017 và tháng 12/2017 - 1/2018).

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Cập nhật chuỗi dữ liệu ảnh viễn thám có độ phân giải không gian cao hơn cho giai đoạn sau năm 2016 và mở rộng phạm vi ra toàn bộ địa giới hành chính đô thị Huế sau khi mở rộng.
  • Mở rộng quan trắc thực địa vi khí hậu liên tục theo nhiều mùa trong năm và đánh giá thêm các chỉ số tiện nghi nhiệt sinh khí hậu đô thị.
  • Nghiên cứu sâu hơn về giá trị dịch vụ hệ sinh thái (hấp thụ carbon, bảo tồn đa dạng sinh học, trữ nước mặt) của hệ sinh thái vườn nhà đặc trưng xứ Huế trong cấu trúc đô thị sinh thái.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo cho các đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Địa lý học, Sinh thái Cảnh quan, Quy hoạch Đô thị và Quản lý Đất đai: Tham khảo khung phương pháp luận tiếp cận liên ngành, quy trình trắc lượng cảnh quan trên phần mềm Fragstats, quy trình chiết xuất NĐBM từ ảnh vệ tinh Landsat và phương pháp tích hợp AHP trong GIS.
  • Các cơ quan quản lý nhà nước tại tỉnh Thừa Thiên Huế (Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, Viện Quy hoạch Xây dựng, Trung tâm Công viên Cây xanh Huế, UBND thành phố Huế): Sử dụng bộ số liệu biến động lớp phủ 2001 - 2016, bản đồ phân vùng phù hợp mở rộng KGX và ngưỡng tỷ lệ KGX giảm nhiệt làm căn cứ khoa học khi lập đồ án điều chỉnh quy hoạch phân khu, quy hoạch chi tiết và kế hoạch sử dụng đất hàng năm.

Các phần có giá trị tham khảo chuyên môn cao:

  • Bảng tổng hợp các tiêu chí đô thị hóa và hệ thống chỉ số trắc lượng cảnh quan ứng dụng trong nghiên cứu không gian xanh (Chương 1).
  • Quy trình chuẩn hóa và phân loại ảnh viễn thám theo hướng đối tượng kết hợp chiết xuất nhiệt độ bề mặt (Chương 2).
  • Ma trận tương quan giữa các biến đô thị hóa với cấu trúc hình thái cảnh quan KGX (Chương 3).
  • Bản đồ vùng đệm tiếp cận công viên 300 m, 500 m và mô hình AHP xác định vị trí phát triển KGX (Chương 4).

Câu hỏi thường gặp

  1. Quá trình đô thị hóa tại thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016 tác động cụ thể như thế nào đến cấu trúc hình thái không gian xanh? Dữ liệu trắc lượng cảnh quan trong luận án chỉ ra rằng quá trình đô thị hóa đã làm gia tăng diện tích bề mặt không thấm, thu hẹp diện tích KGX tự nhiên và nông nghiệp. Đồng thời, cấu trúc KGX bị phân mảnh rõ rệt, thể hiện qua sự suy giảm chỉ số mảng lớn nhất (LPI), chỉ số gắn kết (COHESION) và sự gia tăng số lượng mảng (NP), mật độ mảng (PD). Các mảng xanh bị chia cắt thành các khoanh vi nhỏ rời rạc do việc xây dựng hạ tầng và công trình.

  2. Mối quan hệ giữa không gian xanh và nhiệt độ bề mặt tại thành phố Huế được lượng hóa như thế nào? Thông qua phân tích ảnh nhiệt Landsat và chỉ số thực vật NDVI các năm 2001, 2010 và 2016, kết hợp quan trắc thực địa năm 2017, luận án khẳng định mối tương quan nghịch giữa tỷ lệ KGX / NDVI với NĐBM. Các khu vực tập trung cây xanh (công viên, đất rừng, vườn nhà) có NĐBM thấp hơn rõ rệt so với các khu vực bề mặt không thấm. Luận án đã thiết lập mô hình hồi quy để tính toán tỷ lệ diện tích KGX cần thiết tương ứng với mức độ giảm nhiệt bề mặt mong muốn cho từng phường.

  3. Khả năng tiếp cận công viên công cộng của cư dân thành phố Huế được đánh giá qua những khoảng cách nào và kết quả ra sao? Luận án sử dụng kỹ thuật phân tích vùng đệm trong GIS ở hai mức khoảng cách là 300 m và 500 m kết hợp khảo sát cư dân năm 2018 tại 27 phường. Kết quả cho thấy sự mất cân đối lớn: hệ thống công viên tập trung dày đặc ven sông Hương phục vụ tốt cho các phường trung tâm (Phú Nhuận, Vĩnh Ninh, Phú Hội), trong khi các phường ngoại vi phía Bắc và phía Nam có tỷ lệ dân số tiếp cận công viên trong bán kính 300 m và 500 m ở mức rất thấp.

  4. Phương pháp phân tích thứ bậc AHP được ứng dụng vào nội dung nào trong luận án? Phương pháp AHP được sử dụng trong Chương 4 để xác định trọng số cho các chỉ tiêu đánh giá mức độ phù hợp vị trí mở rộng KGX đô thị. Các tiêu chí được đưa vào ma trận so sánh cặp gồm: hiện trạng sử dụng đất, khoảng cách đến hệ thống giao thông, khoảng cách đến KGX hiện hữu, đặc điểm NĐBM và mật độ dân cư. Kết quả trọng số AHP được tích hợp vào công cụ phân tích không gian GIS để xây dựng bản đồ phân cấp vị trí đất phát triển KGX (rất phù hợp, phù hợp, ít phù hợp).

  5. Chuỗi dữ liệu ảnh viễn thám được tác giả sử dụng gồm những loại ảnh nào và chụp vào thời điểm nào? Tác giả sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat cảm biến TM, ETM+ và OLI/TIRS cho 4 mốc thời gian: năm 2001 (ảnh Landsat 7 ETM+ ngày 2/6/2001), năm 2005, năm 2010 (ảnh Landsat 7 ETM+ ngày 14/8/2010) và năm 2016 (ảnh Landsat 8 ngày 3/7/2016). Các ảnh đều được lựa chọn vào mùa ít mưa tại Huế để đảm bảo độ trong của khí quyển và giảm thiểu độ che phủ của mây.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Bắc Giang là công trình nghiên cứu chuyên sâu về mối quan hệ tương tác giữa quá trình đô thị hóa và biến động cấu trúc không gian xanh tại thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016. Bằng việc tích hợp các phương pháp trắc lượng cảnh quan, xử lý ảnh viễn thám đa thời gian, phân tích không gian GIS, đánh giá thứ bậc AHP và điều tra thực địa tại 27 phường, luận án đã định lượng hóa mức độ phân mảnh của không gian xanh và làm rõ mối tương quan giữa tỷ lệ che phủ thực vật với sự suy giảm nhiệt độ bề mặt đô thị. Các kết quả về đánh giá khả năng tiếp cận công viên và bản đồ mức độ phù hợp mở rộng không gian xanh cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn phục vụ công tác quy hoạch đô thị sinh thái tại thành phố Huế.