chương 1, Tác giả trình bày tổng quan các nghiên cứu liên quan đến không gian xanh đô thị trên cơ sở kế thừa và phát triển các kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây cả về phương diện lý thuyết và phương pháp tiếp cận, những ứng dụng thực tiễn của các nghiên cứu đi trước là rất quan trọng và cần thiết giúp Tác giả định hướng và lựa chọn được phương pháp nghiên cứu phù hợp với hướng nghiên cứu của luận văn. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ NGHIÊN CỨU KHÔNG GIAN XANH 1. Các khái niệm cơ bản liên quan đến hướng nghiên cứu của luận văn 1. Khái niệm về đô thị hóa Đô thị hóa là quá trình tất yếu của sự phát triển kinh tế-xã hội [50].
Đô thị hóa nhanh chóng sẽ trực tiếp dẫn đến mất đất nông nghiệp, không gian xanh, cuối cùng ảnh hưởng đến sản xuất, chất lượng đô thị [47]. Nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng đô thị hóa có thể dẫn đến suy thoái hệ sinh thái và mất đi các dịch vụ hệ sinh thái, đặc biệt là dịch vụ cung cấp [61], [63]. Dietzel và cộng sự [46] tiết lộ rằng đô thị hóa là một quá trình thay thế của sự khuếch tán và kết hợp bằng cách kiểm tra một tập hợp các giá trị số liệu không gian. Mở rộng đô thị được định nghĩa là một quá trình sắp xếp về mặt không gian liên quan đến các loại hình tăng trưởng đô thị khác nhau [7].
Hơn nữa, việc mở rộng đô thị là kết quả của các tác động tổng hợp của các yếu tố nhân sinh và tự nhiên [12]. Các yếu tố nhân sinh chủ yếu bao gồm tăng trưởng dân số và kinh tế, cũng như phát triển giao thông đô thị, trong khi các yếu tố tự nhiên góp phần vào sự không đồng nhất về không gian chủ yếu bao gồm đặc điểm địa hình và thổ nhưỡng. Sự biến đổi cảnh quan dưới tác động của đô thị hóa là đa hướng và phân hóa theo thời gian và không gian. Quá trình năng động của việc mở rộng đô thị phụ thuộc vào địa hình và việc sử dụng đất của khu vực chịu ảnh hưởng, cũng như vào nhân khẩu học và kinh tế của một thành phố [57].
Sự mở rộng của đô thị là một khái niệm liên quan đến sự mở rộng năng của các thành phố, hình thành nên sự tăng trưởng ở ngoại ô, sự phát triển đi tắt đón đầu phân tán sử dụng đất và suy thoái đất do môi trường [80]. Trong quá trình đô thị hóa, dân 10 cư đổ xô vào các thành phố làm gia tăng các bề mặt nhân tạo và không thấm nước (bê tông, nhựa đường) để thay thế các khu vực tự nhiên có rừng, đồng cỏ và đất ngập nước. Những thay đổi này cũng gây ra một loạt các vấn đề môi trường, chẳng hạn như xu hướng gia tăng tần suất các hiện tượng nắng nóng khắc nghiệt ở đô thị và thảm họa lũ lụt, ô nhiễm không khí gia tăng và những tổn thất liên quan [38]. Do đó, sự biến đổi cảnh quan và mở rộng đô thị làm tăng áp lực lên đất đai xung quanh và các nguồn tài nguyên khác, đồng thời gây ra những thay đổi về chất lượng cuộc sống, theo hướng tích cực hoặc tiêu cực.
Khái niệm về không gian xanh đô thị Không gian xanh đô thị (UGS) là các khu vực xanh trong thành phố, được thiết kế, bảo tồn và sử dụng cho mục đích giải trí, phục hồi và hỗ trợ cho các sinh hoạt của cộng đồng [76], [36]. Là một phần của mạng lưới sinh thái, có lợi cho cả xã hội (giải trí ngoài trời) và bảo tồn đa dạng sinh học; không gian xanh có thể đóng góp vào sức khỏe sinh thái và xã hội bền vững của thành phố [76]. Không gian xanh là một tập hợp các hệ sinh thái tự nhiên hoặc bán tự nhiên trong các thành phố với không gian mở được bao phủ bởi thảm thực vật, chẳng hạn như rừng, đồng cỏ [37]. Sự mở rộng của đô thị có thể ảnh hưởng sâu sắc đến cấu trúc, chức năng và động lực của các hệ sinh thái, bao gồm cả sự thay đổi LCLU từ cảnh quan tự nhiên sang nhân tạo.
LCLU có thể ảnh hưởng lớn đến tình trạng môi trường sống và việc cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái. Không gian xanh đô thị mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng, chẳng hạn như giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, tạo không khí trong lành, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống, đồng thời cũng giúp cân bằng sinh học và môi trường cho các loài động – thực vật [36]. Trong thực tế, các không gian xanh đô thị đã trở thành một trong những yếu tố quan trong để tạo nên một thành phố thông minh và bền vững. Hiện tại, các chính sách về không gian xanh đã được nhiều thành phố trên thế giới áp dụng để quản lý đô thị.
Không gian xanh có thể ảnh hưởng đến hình dạng của các thành phố bởi các mảnh đô thị xung quanh có không gian nông nghiệp hoặc khu vực trống, bắt buộc phát triển đất đai từ vùng ven thành phố đến các khu vực ngoại ô hẻo lánh [37], [64]. Hiểu được các động lực cảnh quan từ góc độ xã hội là rất quan trọng đối với quy hoạch cảnh quan, đặc biệt là khám phá sự tương tác giữa thiên nhiên-xã hội ở cấp độ đô thị sẽ giúp xây dựng cơ sở hạ tầng xanh đô thị tốt hơn [7]. Vì vậy, việc bố trí hợp lý và khoa học của không gian xanh góp phần cải thiện các 11 dịch vụ hệ sinh thái đô thị trong môi trường của thành phố, cũng như chống ngập lụt, không khí trong sạch hơn và không gian giải trí, thư giãn. Do đó, quy hoạch không gian xanh đô thị và các quy định về môi trường có thể ngăn ngừa sự mở rộng quá mức của đô thị.
Hướng nghiên cứu về đô thị hóa tới không xanh trên thế giới và tại Việt Nam 1. Cơ sở thực tiễn về xu thế mở rộng đô thị Biến đổi lớp phủ đất diễn ra như một quá trình tự nhiên, trong khi đó, thay đổi sử dụng đất xảy ra do các hoạt động của con người [32] Những thay đổi nhanh chóng của LCLU đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển thường được đặc trưng bởi sự tràn lan của đô thị, suy thoái đất hoặc việc chuyển đổi đất nông nghiệp sang khu vực xây dựng [21], [78]. Đô thị hóa nhanh chóng ảnh hưởng đến việc sử dụng đất trên toàn thế giới trong đó có Việt Nam và tạo ra những thách thức lớn cho các nhà quy hoạch và hoạch định chính sách trong việc xây dựng các thành phố bền vững hơn. Mở rộng đô thị chủ yếu được thúc đẩy bởi sự mở rộng vô tổ chức, gia tăng nhập cư, dân số tăng nhanh, nền kinh tế và nguồn tài nguyên.
Quá trình đô thị hóa thường diễn ra theo theo hướng tỏa tròn xung quanh một thành phố lâu đời hoặc tuyến tính dọc theo các đường cao tốc [77]. Sự phát triển phân tán dọc theo đường cao tốc, hoặc xung quanh thành phố và ở vùng nông thôn thường gọi là sự lan rộng [41]. Những tác động này của quá trình đô thị hóa có liên quan đến quy mô không gian và mật độ của các khu vực đô thị. Tăng trưởng đô thị là nguyên nhân dẫn đến nhiều vấn đề môi trường đô thị như giảm chất lượng không khí, tăng dòng chảy và lũ lụt, nhiệt độ tăng, mất đất nông nghiệp và không gian xanh [41], [67], [45], [5], [4].
Đặc biệt đối với các thành phố vừa và nhỏ đang phát triển nhanh chóng ở các nước đang phát triển khi việc mở rộng đất đô thị vượt quá khả năng quản lý của các thành phố này và ảnh hưởng đến sinh kế ở các khu vực ven đô. Đồng thời, đô thị hóa nhanh chóng thường đồng nghĩa với tăng trưởng không theo kế hoạch và lộn xộn, đã đặt ra những thách thức trong việc cung cấp đầy đủ nhà ở và cơ sở hạ tầng như hệ thống giao thông để hỗ trợ dân số ngày càng tăng trong khi không gian xanh ngày càng giảm [3], [12], [7]. Cơ sở thực tiễn ứng dụng viễn thám và học máy trong phân tích đô thị hóa Công nghệ viễn thám và GIS là những công cụ chính được áp dụng để xác định chính xác đặc điểm của sự thay đổi LCLU [11]. Việc theo dõi những thay đổi theo thời gian đòi hỏi sự nhất quán giữa các bản đồ, cả về địa lý và thống kê.
Ứng dụng 12 viễn thám và GIS cùng với mô hình LCLU cung cấp thông tin rộng hơn về các hệ thống môi trường và con người cũng như nâng cao kiến thức về những thay đổi trong tương lai mà các thành phố phải đối mặt [13]. Giám sát tăng trưởng đô thị là quá trình xác định và mô tả những thay đổi về lớp phủ/sử dụng đất dựa trên dữ liệu viễn thám đa thời gian. Thông thường, việc sử dụng đất và tăng trưởng đô thị trong viễn thám liên quan đến việc phân tích các dải phổ từ cùng một khu vực địa lý tại các thời điểm khác nhau [22]. Việc phân tích như vậy nhằm mục đích xác định những thay đổi đã xảy ra trong cùng một khu vực địa lý giữa các mốc thời gian khác nhau.Vệ tinh viễn thám đã được chứng minh là một công cụ có tiền năng mạnh mẽ để theo dõi sự thay đổi sử dụng đất ở độ phân giải thời gian cao và chi phí thấp hơn so với việc sử dụng các phương pháp truyền thống [49], [13], [14].
Dữ liệu viễn thám có phạm vi bao phủ lặp đi lặp lại với dữ liệu được thu thập theo thời gian thực, đảm bảo khả năng phân tích sự thay đổi LCLU của khu vực cần nghiên cứu [60], [48]. Do đó, dữ liệu kỹ thuật số dưới dạng ảnh vệ tinh cho phép tính toán chính xác các loại lớp phủ/sử dụng đất khác nhau và giúp lưu trữ dữ liệu không gian cần thiết để theo dõi các nghiên cứu mở rộng đô thị và sử dụng đất. Gần đây, việc áp dụng các thuật toán học máy trên ảnh viễn thám để thành lập bản đồ LCLU đã đạt được kết quả với độ chính xác cao [11], [48], [8]. Các kỹ thuật học máy được phân loại thành hai loại: kỹ thuật giám sát và không giám sát.
Các kỹ thuật phân loại có giám sát bao gồm máy vecto hỗ trợ (SVM) [71], rừng ngẫu nhiên (RF) [40], hàm cơ sở xuyên tâm (RBF) [42], cây quyết định (DT) [51], và logic mờ [66].