Mở đầu. Nội dung của chương này sẽ trình bày về lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Kết thúc chương sẽ trình bày về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu Chương 2: Tổng quan về nghiên cứu. Nội dung chương 2 sẽ trình bày tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan, nhận xét nêu những vấn đề còn tồn tại, chỉ ra những vấn đề mà đề tài cần tập trung nghiên cứu, giải quyết.
9 Chương 3: Dữ liệu và phương pháp. Chương 3 sẽ trình bày về dữ liệu, khu vực nghiên cứu, các cơ sở lý thuyết, lý luận, giả thuyết khoa học, các phương pháp và công cụ thực hiện đã được sử dụng trong Luận án. Chương 4: Giải pháp thực hiện. Nội dung chính của chương 4 sẽ trình bày về phương pháp thu thập dữ liệu, mô hình phân loại lớp phủ, lọc không gian tạo bề mặt khu đô thị và phân tích, tính toán các chỉ số đô thị hóa.
Chương 5: Kết quả nghiên cứu. Chương 5 sẽ trình bày về các kết quả đạt được trong nghiên cứu cùng với các phân tích và bàn luận các kết quả này. Chương 6: Kết luận và kiến nghị. Đề xuất kết luận và kiến nghị cho những nghiên cứu tiếp theo.
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Các công trình nghiên cứu quốc tế Shixiao Yu và cộng sự năm 2015 đã nghiên cứu về giãn nở đô thị và các loại hình giãn nở ở Quảng Châu, Trung Quốc dựa vào phân tích ảnh Landsat đa thời gian [5]. Nghiên cứu này đã áp dụng một loạt các hình ảnh Landsat để đánh giá giãn nở đô thị về mặt không gian và những thay đổi lớp phủ bề mặt và sử dụng đất từ năm 1979 đến năm 2013. Trong vòng 35 năm, giãn nở đô thị tăng 1512,24 𝑘𝑚2 tương ứng hàng năm là 11,25%. Có bốn giai đoạn giãn nở đô thị: tốc độ thấp từ năm 1979 đến 1990, tốc độ chậm từ năm 1990 đến năm 2001, tốc độ cao từ năm 2001 đến năm 2009 và tốc độ tăng đều từ năm 2009 đến năm 2013.
Có ba kiểu giãn nở đô thị khác nhau trong các giai đoạn này: edge growth, spontaneous growth và infilling growth (Hình 2. Phương pháp nghiên cứu trong đề tài này là sử dụng chỉ số cảnh quan (landscape metrics) sau khi phân loại các ảnh Landsat tại các thời điểm khác nhau để mô tả đặc điểm của những thay đổi về mặt không gian trên toàn khu vực Quảng Châu và tác động của sự giãn nở đô thị đối với các loại bề mặt lớp phủ bề mặt khác. Những thay đổi đáng kể về lớp phủ bề mặt và giãn nở đô thị có ảnh hưởng sâu sắc với phát triển kinh tế, gia tăng dân số, tiến bộ kỹ thuật, các yếu tố chính sách và các chỉ số tương tự khác. Limin Jiao và cộng sự năm 2015 đã đưa ra một phương pháp thiết lập để phân vùng đồng tâm của khu vực đô thị kết hợp các chỉ số để đo lường sự giãn nở đô thị về mặt không gian (Hình 2.
Tác giả đã tìm ra quy tắc “Inverse-S shape Rule” qua sự thay đổi của mật độ đất đô thị từ trung tâm đô thị ra bên ngoài bằng cách sử dụng dữ liệu viễn thám. Nghiên cứu đề xuất một hàm mật độ đất đô thị bằng cách sửa đổi một hàm sigmoid thông thường. Nghiên cứu điều tra tại 28 thành phố lớn của Trung Quốc từ năm 1990 đến năm 2010 cho thấy hầu hết các thành phố có tốc độ đô thị hóa nhanh chóng khiến chúng trở nên thiếu quy hoạch và phân tán hơn trong suốt hai thập kỷ đó.1: a) Giãn nở đô thị từ 1979 tới 2013 ở Quảng Châu, và ba dạng mở rộng đô thị: b) Mở rộng kiểu edge growth, c) Mở rộng kiểu spontaneous growth và d) Mở rộng kiểu infilling growth. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích dựa trên ô lưới (Grid based analyst) kết với GIS để tính toán, thống kê trong các ô.
Từ đó tính toán được tốc độ đô thị hóa qua các năm 1972 đến năm 2011 được thể hiện qua Hình 2. Đề tài xác định, phân tích làm rõ tốc độ đô thị hóa về mặt không gian nhưng chưa kết hợp và phân tích tốc độ đô thị hóa về mặt dân số cũng như các chỉ số khác.2: Phân vùng vòng đồng tâm và ranh giới bên ngoài của thành phố.3: Urban Expansion trong các ô lưới 1 𝑘𝑚2 từ năm 1972 đến năm 2011 [7] 13 Julian D. Marshall năm 2006 chỉ ra được mối tương quan giữa gia tăng dân số và giãn nở đô thị, có nghĩa rằng diện tích đất đô thị ngày càng tăng để đáp ứng quy mô dân số ngày càng tăng [8]. Nghiên cứu cung cấp một mô tả toán học đơn giản nhưng quan trọng về đô thị hóa.
Cụ thể, mối quan hệ tỷ lệ sau được đề xuất: Giãn nở 𝑃2 𝑛 𝐴2 đô thị tỷ lệ thuận với Gia tăng dân số được nâng lên lũy thừa - tức là ( ) =. 𝑃1 𝐴1 Trong giai đoạn 1950–2000, mối quan hệ này được cho là phù hợp đối với các khu vực nghiên cứu tại các đô thị của Hoa Kỳ với mức tăng dân số hơn 10%. Giá trị của tham số 𝑛 khác nhau giữa các đô thị. Nếu 𝑛 bằng 2, những người mới đến các khu vực thành thị chiếm khoảng gấp đôi diện tích đất trên đầu người của cư dân hiện tại và khi đó được gọi là 'mật độ dân số tuyến tính, hay ‘linear population density – LPD’ sẽ không đổi theo thời gian (Hình 2.
Sự phân bố giá trị 𝑛 giữa các bang của Hoa Kỳ trong giai đoạn 1950 – 2000 cho thấy sự thay đổi đô thị hóa giữa các đô thị là rất ít. Kết quả đem lại một mô hình cơ bản nhưng hỗ trợ tích cực về gia tăng dân số và giãn nở đô thị của từng đô thị cần khảo sát, là một chỉ số dự báo quan trọng và đánh giá các tác động như chỗ ở, khí thải, … Hình 2.4: Mối quan hệ của dân số đô thị với mật độ dân số (trái) và LPD (phải). [8] 14 Asad Ali Khan và cộng sự năm 2014 đã nghiên cứu gia tăng dân số của thành phố Bahawalpur 50 năm qua với Urban Expansion (Hình 2. Nghiên cứu dựa trên phân tích dữ liệu, sử dụng chỉ số LCR và UE.5: Đường cong hồi quy giữa dân số và diện tích đô thị [9] (với α = 0,005 và r² = 0,885) Xu hướng giãn nở đô thị ở Bahawalpur cho thấy thành phố đang có Urban Expansion cao và việc gia tăng dân số nhanh chưa từng có và không có kế hoạch của nó có thể gây ra các vấn đề đô thị nghiêm trọng.
Giới hạn của nghiên cứu này là sử dụng các số liệu về dân số và số liệu về diện tích đã có, chưa có kết hợp ảnh viễn thám và GIS để đánh quá trình đô thị hóa theo không gian.2 Các công trình nghiên cứu tại Việt Nam Nông Hữu Dương và cộng sự đã có nghiên cứu rất hay về Phân tích thay đổi bề mặt khu vực đã xây dựng ở Hà Nội bằng cách sử dụng thuật toán SVM (support vector machine) cho dữ liệu Landsat và dữ liệu dân số [10]. Trong nghiên cứu này, dữ liệu được sử dụng là ảnh viễn thám đa phổ đa thời gian của Landsat Thematic Mapper (TM) và Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) từ năm 1993 đến năm 15 2010 để định lượng những thay đổi trong các khu vực đã xây dựng. Thuật toán phân loại SVM đã cho ra kết quả phân loại lớp phủ bề mặt chính xác cao với độ chính xác toàn cục là 95% (Hình 2. Nghiên cứu cho thấy tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh hơn trong các giai đoạn 2001–2006 và 2006–2010.
Việc phân tích được củng cố bằng cách kết hợp dân số và các dữ liệu kinh tế xã hội khác. Nghiên cứu này cung cấp cho các cơ quan quản lý một phương tiện để kiểm tra mối tương quan giữa giãn nở đô thị với các yếu tố kinh tế xã hội khác để không chỉ đánh giá các mô hình phát triển đô thị mà còn nhận thức được nhiều mặt về môi trường, kinh tế và xã hội. Mặc dù nghiên cứu đã kết hợp với dữ liệu dân số, nhưng chỉ ở mức so sánh định lượng giữa 2 đối tượng với nhau để đưa ra kết luận. Chưa sử dụng thuật toán hay phương pháp thông kế nào trong trường hợp này.6: Bản đồ độ phủ đất của Hà Nội sử dụng Phân loại SVM.
Bài báo này trình bày giải pháp tích hợp viễn thám và GIS phân tích xu thế đô thị hóa tại thành phố Cần Thơ thông qua biến động của Công trình xây dựng. Bản đồ mặt không thấm vào các năm 1997, 2005, 2009, 2016 được thành lập từ dữ liệu ảnh LandSat đa thời gian và được chồng lớp trong GIS để xác định khu vực mở rộng đô thị từ năm 1997 đến năm 2016. Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong giai đoạn 1997 – 2016, diện tích đô thị ở Cần Thơ tăng từ 1506,638 ha năm 1997 lên 5611,114 ha vào năm 2016, tốc độ tăng trung bình 14,3%/năm. Phương pháp tích hợp viễn thám - GIS để giám sát và phân tích biến động mặt không thấm cho thấy hiệu quả tốt trong việc nghiên cứu xu thế mở rộng không gian đô thị.
Các nghiên cứu về đô thị hóa đã cho thấy sự phù hợp của việc sử dụng dữ liệu Landsat để nắm bắt những thay đổi nhanh chóng về lớp phủ ở các thành phố đang phát triển, hỗ trợ đóng góp vào việc phân tích đô thị hóa. Các phương pháp phân loại trong học máy như Decision Tree Approach, Neuron Network Approach, Support Vector Machine, k-Nearest Neighbor,… thường được sử dụng. Đề tài sử dụng phương pháp RF để phân loại lớp phủ bề mặt. Sau khi phân loại, tiến hành phân tích, đánh giá các chỉ số đô thị hóa như UE, PE, LCR và 𝑛 mang lại tầm nhìn và định hướng từ những quá trình phát triển thực tế trong quá khứ từ năm 1979 đến năm 2022.
Đánh giá đô thị hóa tới năm 2025, nhận xét xu hướng đô thị hóa phục vụ quy hoạnh phát triển đô thị bền vững của TP.HCM, Việt Nam. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.1 Khu vực nghiên cứu TP.HCM là thành phố lớn nhất, là trung tâm thương mại chính, tọa lạc ở phía Nam của Việt Nam. Thành phố được xác định từ toạ độ 10°10' – 10°38' Bắc và 106°22' – 106°54' Đông, phía bắc giáp tỉnh Bình Dương, phía tây giáp tỉnh Tây Ninh và tỉnh Long An, phía đông giáp tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu, và phía nam giáp Biển Đông và tỉnh Tiền Giang [12]. Các đơn vị của TP.
