Spatio temporal landscape utilization using technological innovations addressing one health and sustainability case studies in the philippines

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trong quản lý cảnh quan đa chiều tại Philippines, tập trung vào sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững.

• Tác giả: King Joshua Almadrones-Reyes
• Người hướng dẫn: A/Prof. Nat
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science
• Đề tài: Spatio-Temporal Landscape Utilization Using Technological Innovations Addressing One Health And Sustainability: Case Studies In The Philippines
• Loại tài liệu: Master’s Thesis
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• TABLE OF CONTENTS
• 1. PART I: RESEARCH RATIONALE
• 1.1. Research questions and hypotheses
• 1.2. Assessing the land use/land-cover change and land surface temperature in Metro Manila, Philippines
• 1.3. Habitat suitability mapping of Tamaraw in Mindoro, Philippines
• 1.4. Modeling of coastal vulnerability in La Union, Philippines
• 1.5. Research’s objectives
• 1.6. Scope and Limitations
• 1.7. Definition of terms
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS

Tóm tắt

I. Tổng quan Ứng dụng Công nghệ Quản lý Cảnh quan Philippines

Philippines sở hữu đa dạng sinh học và cảnh quan độc đáo, đang đối mặt với các mối đe dọa từ hoạt động của con người và biến đổi khí hậu. Nghiên cứu này ứng dụng các công nghệ quản lý cảnh quan để đạt được các mục tiêu phát triển bền vững (SDGs) và One Health Philippines, tích hợp viễn thám, mô hình phân bố loài và đánh giá tính dễ bị tổn thương ven biển để phân tích các vấn đề tại ba khu vực: đô thị, miền núi và ven biển. Việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), Internet of Things (IoT) và phân tích dữ liệu lớn (Big Data) sẽ đóng vai trò quan trọng. Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của các phương pháp tiếp cận tích hợp, xem xét sự tương tác giữa hệ sinh thái, xã hội và kinh tế để quản lý cảnh quan hiệu quả và xây dựng cộng đồng kiên cường trước các thách thức môi trường ở Philippines.

1.1. Giới thiệu về One Health và Phát triển Bền vững Philippines

One Health là một phương pháp tiếp cận toàn diện, công nhận sự liên kết giữa sức khỏe của con người, động vật và môi trường. Các mục tiêu phát triển bền vững (SDGs) là một tập hợp các mục tiêu toàn cầu nhằm giải quyết các thách thức xã hội, kinh tế và môi trường cấp bách nhất của thế giới. Nghiên cứu sử dụng công nghệ quản lý cảnh quan để hỗ trợ cả One Health và phát triển bền vững Philippines. Điều này có thể đạt được thông qua việc sử dụng dữ liệu viễn thám để theo dõi những thay đổi trong sử dụng đất và độ che phủ, mô hình hóa sự phân bố của các loài để xác định các khu vực quan trọng cho bảo tồn và đánh giá tính dễ bị tổn thương ven biển để giảm thiểu rủi ro từ các mối nguy hiểm tự nhiên.

1.2. Tầm quan trọng của Nghiên cứu Trường hợp tại Philippines

Nghiên cứu trường hợp tại Philippines rất quan trọng vì Philippines là một quốc gia dễ bị ảnh hưởng bởi các tác động của biến đổi khí hậu và các hoạt động của con người. Việc hiểu cách ứng dụng công nghệ trong quản lý cảnh quan có thể giúp giảm thiểu những tác động này là rất quan trọng. Nghiên cứu cung cấp thông tin chi tiết có giá trị về hiệu quả của các giải pháp công nghệ khác nhau trong các bối cảnh cảnh quan khác nhau, góp phần vào các chiến lược quản lý đất đai hiệu quả, lập kế hoạch bảo tồn dựa trên thông tin và các phương pháp phát triển bền vững. Những phát hiện có thể được sử dụng để thông báo các quyết định chính sách và thực hành quản lý ở Philippines và các quốc gia khác có các thách thức môi trường tương tự.

II. Cách Xác định Thách thức Quản lý Cảnh quan Nghiên cứu Philippines

Nghiên cứu xác định các thách thức bằng cách sử dụng viễn thám để phân tích sự thay đổi sử dụng đất ở Metro Manila, mô hình hóa phân bố loài nguy cấp (Tamaraw) ở Mindoro và đánh giá tổn thương ven biển ở La Union. Từ đó chỉ ra những tác động của hoạt động của con người và biến đổi khí hậu. Các vấn đề chính được xác định bao gồm sự suy giảm không gian xanh do đô thị hóa, tác động của biến đổi khí hậu đến môi trường sống của loài và sự dễ bị tổn thương của các khu vực ven biển trước các mối nguy hiểm tự nhiên. Theo đó, nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết phải có những chiến lược quản lý tài nguyên bền vững, ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp Philippines, và các biện pháp ứng phó hiệu quả để giải quyết những thách thức này.

2.1. Tác động của Đô thị hóa đến Cảnh quan Đô thị Philippines

Metro Manila, một khu vực đô thị hóa cao, đang phải đối mặt với sự thay đổi sử dụng đất nhanh chóng, có thể có tác động đáng kể đến khí hậu địa phương, đặc biệt là nhiệt độ bề mặt đất. Nghiên cứu này đánh giá tác động của sự suy giảm không gian xanh và sự gia tăng bề mặt không thấm nước ở Metro Manila đối với nhiệt độ bề mặt đất bằng cách sử dụng hình ảnh vệ tinh Landsat. Kết quả cho thấy mối tương quan đáng kể giữa sự suy giảm không gian xanh và sự gia tăng nhiệt độ bề mặt đất. Các tòa nhà cao tầng sử dụng vật liệu hấp thụ nhiệt cũng làm tăng nhiệt độ trong khu vực. Sự hiểu biết về các mẫu này có thể hỗ trợ phát triển các chính sách môi trường và các kế hoạch quản lý để đảm bảo tính bền vững của các khu vực đô thị.

2.2. Mối đe dọa đối với Đa dạng Sinh học Nghiên cứu về Tamaraw

Tamaraw là một loài cực kỳ nguy cấp đặc hữu của đảo Mindoro, Philippines. Mất môi trường sống và phân mảnh đã dẫn đến sự suy giảm số lượng Tamaraw. Các mô hình phân bố loài tích hợp các yếu tố môi trường khác nhau với dữ liệu hiện diện đã biết có thể cung cấp sự hiểu biết toàn diện về các yếu tố ảnh hưởng đến những loài này. Nghiên cứu sử dụng các mô hình phân bố loài để dự đoán sự phù hợp môi trường sống của Tamaraw ở Mindoro, Philippines. Kết quả có thể giúp bảo tồn và quản lý các nỗ lực đang được thực hiện. Nghiên cứu cũng xem xét tác động của biến đổi khí hậu đến môi trường sống phù hợp của Tamaraw.

III. Ứng dụng Công nghệ GIS Quản lý Rủi ro Thiên tai Cảnh quan

Nghiên cứu sử dụng phần mềm InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs) để đánh giá khả năng dễ bị tổn thương ven biển ở La Union, Philippines. InVEST cung cấp thông tin về khả năng tiếp xúc, độ nhạy và khả năng thích ứng của các khu vực ven biển. Nghiên cứu cũng so sánh khả năng dễ bị tổn thương ven biển giữa hai kịch bản ven biển (có và không có môi trường sống tự nhiên). Kết quả có thể hướng dẫn các nhà hoạch định chính sách và các bên liên quan thực hiện các biện pháp để giảm khả năng dễ bị tổn thương của các cộng đồng ven biển trước biến đổi khí hậu và thúc đẩy quản lý cảnh quan đô thị bền vững. Công nghệ GIS trong quản lý cảnh quan đóng vai trò then chốt trong việc phân tích và hiển thị dữ liệu.

3.1. Đánh giá tổn thương ven biển bằng InVEST

Đánh giá tổn thương ven biển sử dụng phần mềm InVEST cung cấp thông tin về khả năng tiếp xúc, độ nhạy và khả năng thích ứng của các khu vực ven biển. Nghiên cứu sử dụng phần mềm InVEST để đánh giá tổn thương ven biển ở La Union, Philippines. Kết quả có thể giúp các nhà hoạch định chính sách và các bên liên quan thực hiện các biện pháp để giảm tổn thương ven biển. Nghiên cứu cũng so sánh tổn thương ven biển giữa hai kịch bản ven biển (có và không có môi trường sống tự nhiên). Điều này giúp làm nổi bật tầm quan trọng của môi trường sống tự nhiên trong việc bảo vệ các khu vực ven biển. Nghiên cứu tập trung vào các giải pháp quản lý nước bền vững.

3.2. Vai trò của Hệ sinh thái trong Bảo vệ Bờ biển

Các hệ sinh thái ven biển, chẳng hạn như rừng ngập mặn, đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các khu vực ven biển khỏi các mối nguy hiểm tự nhiên, chẳng hạn như nước dâng do bão và xói mòn. Nghiên cứu so sánh tổn thương ven biển giữa hai kịch bản ven biển (có và không có môi trường sống tự nhiên) để làm nổi bật tầm quan trọng của các hệ sinh thái này. Kết quả cho thấy rằng các khu vực ven biển có môi trường sống tự nhiên ít bị tổn thương hơn so với các khu vực ven biển không có môi trường sống tự nhiên. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải bảo tồn và phục hồi các hệ sinh thái ven biển để bảo vệ các cộng đồng ven biển.

IV. Giải pháp Công nghệ Quản lý Cảnh quan cho Phát triển Bền vững

Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của các giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện địa phương để quản lý cảnh quan ở Philippines. Điều này bao gồm việc sử dụng các kỹ thuật viễn thám để theo dõi những thay đổi trong sử dụng đất, mô hình hóa phân bố loài để xác định các khu vực quan trọng để bảo tồn và đánh giá khả năng dễ bị tổn thương ven biển để giảm thiểu rủi ro từ các mối nguy hiểm tự nhiên. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh sự cần thiết của các phương pháp tiếp cận tích hợp, xem xét sự tương tác giữa hệ sinh thái, xã hội và kinh tế để quản lý tài nguyên bền vững hiệu quả. Các giải pháp nông nghiệp thông minh và nông nghiệp chính xác cũng cần được xem xét.

4.1. Ưu điểm của Viễn thám và Phân tích Dữ liệu Lớn

Viễn thám và phân tích dữ liệu lớn cung cấp thông tin chi tiết có giá trị về sự thay đổi sử dụng đất, phân bố loài và khả năng dễ bị tổn thương ven biển. Nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật viễn thám để theo dõi những thay đổi trong sử dụng đất ở Metro Manila và các mô hình phân bố loài để dự đoán sự phù hợp môi trường sống của Tamaraw ở Mindoro. Nghiên cứu cũng sử dụng phân tích dữ liệu lớn để đánh giá tổn thương ven biển ở La Union. Thông tin chi tiết thu được từ các kỹ thuật này có thể được sử dụng để thông báo các quyết định chính sách và thực hành quản lý. Viễn thám giúp tăng cường quản lý chất thải trong nông nghiệp.

4.2. Thúc đẩy Quản lý Cảnh quan Dựa vào Cộng đồng

Sự tham gia của cộng đồng địa phương là rất quan trọng để quản lý cảnh quan bền vững ở Philippines. Nghiên cứu nhấn mạnh vai trò của cộng đồng địa phương trong việc bảo vệ và quản lý cảnh quan. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh sự cần thiết của các phương pháp tiếp cận tích hợp, xem xét sự tương tác giữa hệ sinh thái, xã hội và kinh tế. Bằng cách trao quyền cho cộng đồng địa phương tham gia vào các quá trình ra quyết định và cung cấp cho họ các nguồn lực và hỗ trợ cần thiết, có thể đạt được các kết quả quản lý cảnh quan bền vững.

V. Nghiên cứu Trường hợp One Health Philippines và Quản lý Cảnh quan

Nghiên cứu cho thấy rằng việc ứng dụng công nghệ quản lý cảnh quan có thể góp phần vào One Health Philippines và các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs). Ví dụ, đánh giá tổn thương ven biển ở La Union có thể giúp giảm thiểu rủi ro từ các mối nguy hiểm tự nhiên và bảo vệ sức khỏe và hạnh phúc của các cộng đồng ven biển. Ngoài ra, việc quản lý môi trường sống của Tamaraw có thể giúp bảo tồn đa dạng sinh học và duy trì các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng. Metro Manila là một khu vực đông dân cư và đông đúc, nơi sự lây lan của bệnh tật có thể nhanh chóng. Các biện pháp sử dụng công nghệ GIS giúp quản lý cảnh quan có thể được sử dụng để theo dõi sự lây lan của bệnh tật và thực hiện các biện pháp để ngăn chặn sự lây lan của chúng.

5.1. Liên kết Quản lý Cảnh quan với Sức khỏe Cộng đồng

Quản lý cảnh quan đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Ví dụ, rừng ngập mặn có thể giúp bảo vệ các cộng đồng ven biển khỏi nước dâng do bão và xói mòn, đồng thời cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng như lọc nước và lưu trữ carbon. Bằng cách quản lý cảnh quan một cách bền vững, có thể cải thiện sức khỏe và phúc lợi của con người, ví dụ, có thể cải thiện chất lượng không khí bằng cách trồng cây và có thể giảm nguy cơ mắc bệnh truyền nhiễm bằng cách quản lý các môi trường sống của động vật hoang dã.

5.2. Thúc đẩy Cộng đồng và Sự Tham gia của Chính phủ

Thúc đẩy cộng đồng và sự tham gia của chính phủ là rất quan trọng để quản lý cảnh quan bền vững. Cần huy động cộng đồng địa phương tham gia vào quá trình ra quyết định và cung cấp cho họ các nguồn lực và hỗ trợ cần thiết. Các chính phủ cần tạo ra một môi trường pháp lý hỗ trợ các thực hành quản lý cảnh quan bền vững. Cần phải tăng cường hợp tác giữa chính phủ, cộng đồng địa phương, khu vực tư nhân và các bên liên quan khác để đạt được các kết quả quản lý cảnh quan bền vững.

VI. Tương lai Ứng dụng Công nghệ trong Quản lý Cảnh quan Philippines

Tương lai của ứng dụng công nghệ trong quản lý cảnh quan ở Philippines rất hứa hẹn. Với sự phát triển của các công nghệ mới, có nhiều cơ hội hơn để cải thiện hiệu quả và hiệu quả của các thực hành quản lý cảnh quan. Điều này bao gồm việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (ML) để phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết định sáng suốt. Nghiên cứu cần tiếp tục khám phá tiềm năng của các công nghệ mới và phát triển các giải pháp phù hợp với điều kiện địa phương. Nghiên cứu này cũng cho thấy, tiềm năng của các công nghệ mới trong việc cải thiện hiệu quả của các biện pháp quản lý rủi ro thiên tai trong cảnh quan.

6.1. Đổi mới Công nghệ và Nghiên cứu trong Tương lai

Nghiên cứu và đổi mới trong lĩnh vực công nghệ rất quan trọng để cải thiện các thực hành quản lý cảnh quan. Nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới và khám phá tiềm năng của các công nghệ hiện có. Cần có sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, chính phủ và khu vực tư nhân để đảm bảo rằng các công nghệ mới được phát triển và triển khai một cách hiệu quả. Cần phải đầu tư vào nghiên cứu và đổi mới để đảm bảo rằng Philippines có thể tiếp tục cải thiện thực hành quản lý cảnh quan của mình.

6.2. Mở rộng Quy mô Các Giải pháp Thành công và Tái tạo

Mở rộng quy mô các giải pháp thành công và nhân rộng các giải pháp đó cho các bối cảnh khác là rất quan trọng để đạt được quản lý cảnh quan bền vững. Cần phải xác định các giải pháp đã được chứng minh là thành công và phát triển các chiến lược để mở rộng quy mô các giải pháp đó. Các giải pháp cần được điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện địa phương và cần phải có sự tham gia của cộng đồng địa phương và các bên liên quan. Cần phải chia sẻ các bài học kinh nghiệm và thực hành tốt nhất để đảm bảo rằng các giải pháp thành công có thể được nhân rộng cho các bối cảnh khác.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Philippines là một quốc gia đa dạng sinh học với nhiều loài đặc hữu và cảnh quan độc đáo, tuy nhiên đang phải đối mặt với các mối đe dọa nghiêm trọng từ hoạt động nhân sinh và biến đổi khí hậu. Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến như viễn thám, mô hình phân bố loài và đánh giá tính dễ tổn thương ven biển nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến sức khỏe toàn diện (One Health) và phát triển bền vững. Ba khu vực nghiên cứu chính bao gồm đô thị (Metro Manila), vùng núi (đảo Mindoro) và vùng ven biển (La Union). Mục tiêu cụ thể là: (i) phân tích biến động sử dụng đất và ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt đất tại Metro Manila từ năm 2001 đến 2019; (ii) dự đoán phân bố tiềm năng của loài bò rừng nguy cấp Tamaraw tại Mindoro dưới các kịch bản biến đổi khí hậu tương lai; (iii) đánh giá tính dễ tổn thương của vùng ven biển La Union trước các nguy cơ tự nhiên như dâng biển, bão và xói mòn. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu vệ tinh Landsat, mô hình MaxEnt và phần mềm InVEST để phân tích và mô hình hóa. Kết quả đóng góp vào việc xây dựng các chiến lược quản lý đất đai hiệu quả, bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các hệ sinh thái, xã hội và kinh tế trong quản lý cảnh quan nhằm tăng cường khả năng chống chịu trước các thách thức môi trường tại Philippines.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

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

• Viễn thám và chỉ số thực vật (NDVI) cùng chỉ số xây dựng (NDBI): Giúp đánh giá biến đổi sử dụng đất và ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt đất, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hóa và hiệu ứng đảo nhiệt đô thị (UHI).
• Mô hình phân bố loài (Species Distribution Model - SDM) sử dụng thuật toán MaxEnt: Dựa trên nguyên lý entropy tối đa, mô hình này dự đoán phân bố tiềm năng của loài dựa trên dữ liệu hiện diện và các biến môi trường như khí hậu, địa hình, và sử dụng đất.
• Mô hình đánh giá tính dễ tổn thương ven biển (InVEST Coastal Vulnerability Model): Tích hợp các yếu tố địa hình, sinh thái và tác động sóng gió để đánh giá mức độ rủi ro của các đoạn bờ biển trước các hiện tượng thiên nhiên, đồng thời phân tích vai trò bảo vệ của các hệ sinh thái tự nhiên như rừng ngập mặn, rạn san hô và cỏ biển.

Các khái niệm chính bao gồm: Land Surface Temperature (LST), Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Normalized Difference Built-up Index (NDBI), Land-use/Land Cover (LULC), Urban Heat Island (UHI), Species Distribution Modeling (SDM), Coastal Vulnerability Index (CVI), và One Health Approach.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu vệ tinh Landsat 7 ETM+ cho các năm 2001 và 2019 để phân tích LST, NDVI, NDBI và LULC tại Metro Manila. Phương pháp phân tích bao gồm chuyển đổi dữ liệu số (DN) sang bức xạ quang phổ, tính toán nhiệt độ bề mặt đất, và phân loại sử dụng đất bằng thuật toán Maximum Likelihood với 160 mẫu huấn luyện. Độ chính xác của bản đồ LULC được đánh giá qua ma trận độ chính xác với tổng độ chính xác đạt 83% (2001) và 94% (2019).

Tại Mindoro, dữ liệu hiện diện của loài Tamaraw được thu thập qua khảo sát gián tiếp và bẫy ảnh với tổng cộng 1,552 điểm, sau đó được xử lý giảm chồng lấn không gian bằng gói spThin trong R. Các biến môi trường gồm 19 biến khí hậu sinh học, địa hình, khoảng cách đến các lớp sử dụng đất và NDVI được chuẩn hóa và loại bỏ biến tương quan cao (>0.8) bằng SDMToolbox. Mô hình MaxEnt được hiệu chỉnh thông số qua ENMeval để tránh quá khớp, sử dụng 10 lần lặp lại với giá trị regularization multiplier = 3 và feature type là Linear.

Tại La Union, dữ liệu địa hình (DEM), độ sâu biển (bathymetry), dữ liệu sóng gió, và bản đồ hệ sinh thái ven biển (rừng ngập mặn, san hô, cỏ biển) được thu thập từ các nguồn uy tín như DIVA-GIS, Allen Coral Atlas và GEBCO. Mô hình InVEST được sử dụng với các tham số: độ phân giải 500m, fetch tối đa 1000m, bán kính trung bình độ cao 5000m để tính chỉ số phơi nhiễm (Exposure Index) cho từng đoạn bờ. Hai kịch bản được so sánh gồm có và không có sự hiện diện của các hệ sinh thái tự nhiên nhằm đánh giá vai trò bảo vệ của chúng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Biến đổi sử dụng đất và nhiệt độ bề mặt tại Metro Manila:

   • Diện tích khu vực xây dựng tăng từ 424.21 km² (2001) lên 445.16 km² (2019), trong khi diện tích cây xanh giảm từ 106.18 km² xuống còn 88.32 km².
   • Nhiệt độ bề mặt trung bình tăng từ 27°C (2001) lên 31°C (2019), với giá trị LST dao động từ 13.2°C đến 45.6°C.
   • Mối tương quan Pearson giữa LST và NDVI là -0.68, thể hiện mối quan hệ nghịch biến giữa nhiệt độ và mật độ thực vật; trong khi đó, LST và NDBI có tương quan dương 0.68, cho thấy nhiệt độ tăng cùng với diện tích xây dựng.

2. Phân bố tiềm năng của Tamaraw tại Mindoro:

   • Mô hình MaxEnt đạt AUC trung bình 0.72 (hiện tại), giảm nhẹ trong các kịch bản biến đổi khí hậu tương lai (0.685 và 0.677).
   • Các biến ảnh hưởng lớn nhất gồm độ biến thiên nhiệt độ theo mùa (37.3%), lượng mưa quý lạnh nhất (24.3%), biến đổi nhiệt độ hàng năm (19.6%) và lượng mưa hàng năm (16%).
   • Dự báo phân bố phù hợp của Tamaraw giảm đáng kể trong kịch bản SSP3-7.0 (biến đổi khí hậu nghiêm trọng), với sự thu hẹp các vùng sinh cảnh thích hợp.

3. Đánh giá tính dễ tổn thương ven biển La Union:

   • Chỉ số phơi nhiễm (Exposure Index) cho thấy các khu vực ven biển có địa hình thấp và ít hệ sinh thái tự nhiên như rừng ngập mặn có mức độ dễ tổn thương cao.
   • So sánh hai kịch bản cho thấy sự hiện diện của hệ sinh thái tự nhiên giảm mức độ phơi nhiễm lên đến 45%, nhấn mạnh vai trò bảo vệ của các hệ sinh thái này trước các nguy cơ thiên nhiên.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng diện tích xây dựng và giảm diện tích cây xanh tại Metro Manila đã làm tăng nhiệt độ bề mặt đất, góp phần làm trầm trọng thêm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cuộc sống và sức khỏe cộng đồng. Mối tương quan nghịch biến giữa NDVI và LST phù hợp với các nghiên cứu trước đây, cho thấy cây xanh đóng vai trò quan trọng trong điều hòa nhiệt độ đô thị.

Mô hình phân bố Tamaraw cho thấy biến đổi khí hậu và các yếu tố môi trường ảnh hưởng sâu sắc đến khả năng sinh tồn của loài này. Việc giảm diện tích sinh cảnh phù hợp trong tương lai cảnh báo về nguy cơ tuyệt chủng nếu không có các biện pháp bảo tồn hiệu quả. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đến các loài đặc hữu và nguy cấp khác.

Đánh giá tính dễ tổn thương ven biển La Union cho thấy các hệ sinh thái tự nhiên như rừng ngập mặn, san hô và cỏ biển có vai trò thiết yếu trong việc giảm thiểu rủi ro thiên tai. Việc mất mát các hệ sinh thái này sẽ làm tăng đáng kể nguy cơ xói mòn và ngập lụt, ảnh hưởng đến sinh kế và an toàn của cộng đồng ven biển. Kết quả này củng cố luận điểm về tầm quan trọng của quản lý dựa trên hệ sinh thái trong thích ứng với biến đổi khí hậu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố LST theo năm, bản đồ phân bố Tamaraw dưới các kịch bản khí hậu, và bản đồ chỉ số phơi nhiễm ven biển với/không có hệ sinh thái tự nhiên để minh họa rõ ràng các phát hiện.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường phát triển và bảo vệ không gian xanh tại đô thị:

   • Hành động: Mở rộng diện tích công viên, trồng cây xanh dọc các tuyến phố và khu dân cư.
   • Mục tiêu: Giảm nhiệt độ bề mặt đất trung bình tại Metro Manila ít nhất 2°C trong vòng 5 năm.
   • Chủ thể: Chính quyền địa phương phối hợp với các tổ chức môi trường.

2. Xây dựng kế hoạch bảo tồn và phục hồi sinh cảnh cho Tamaraw:

   • Hành động: Mở rộng khu bảo tồn, kiểm soát săn bắn và phục hồi môi trường sống tự nhiên.
   • Mục tiêu: Tăng diện tích sinh cảnh phù hợp lên 20% trong 10 năm tới.
   • Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, các tổ chức bảo tồn.

3. Phát triển chương trình quản lý ven biển dựa trên hệ sinh thái:

   • Hành động: Bảo vệ và phục hồi rừng ngập mặn, san hô và cỏ biển tại La Union.
   • Mục tiêu: Giảm chỉ số phơi nhiễm ven biển ít nhất 30% trong 7 năm.
   • Chủ thể: Chính quyền tỉnh, cộng đồng địa phương, các tổ chức phi chính phủ.

4. Tăng cường giám sát và ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý môi trường:

   • Hành động: Thiết lập hệ thống giám sát biến đổi sử dụng đất và sinh cảnh theo thời gian thực.
   • Mục tiêu: Cập nhật dữ liệu hàng năm để hỗ trợ ra quyết định kịp thời.
   • Chủ thể: Các viện nghiên cứu, cơ quan quản lý nhà nước.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà hoạch định chính sách và quản lý đô thị:

   • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu và phân tích về tác động của đô thị hóa đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển bền vững.

2. Chuyên gia bảo tồn đa dạng sinh học và động vật hoang dã:

   • Lợi ích: Cung cấp mô hình dự báo phân bố loài nguy cấp, giúp thiết kế các chiến lược bảo tồn hiệu quả.

3. Nhà quản lý và cộng đồng ven biển:

   • Lợi ích: Hiểu rõ mức độ rủi ro và vai trò của hệ sinh thái tự nhiên trong bảo vệ bờ biển, từ đó thúc đẩy các hoạt động bảo vệ và phục hồi môi trường.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học môi trường, địa lý và công nghệ viễn thám:

   • Lợi ích: Tham khảo phương pháp nghiên cứu tích hợp công nghệ viễn thám, mô hình hóa phân bố loài và đánh giá rủi ro môi trường trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

1. Viễn thám giúp gì trong việc quản lý đô thị và môi trường?
   Viễn thám cung cấp dữ liệu vệ tinh chính xác về sử dụng đất, nhiệt độ bề mặt và các chỉ số sinh thái như NDVI, giúp theo dõi biến đổi môi trường theo thời gian và hỗ trợ ra quyết định quản lý hiệu quả.

2. Mô hình MaxEnt có ưu điểm gì trong dự báo phân bố loài?
   MaxEnt hoạt động tốt với dữ liệu hiện diện hạn chế, sử dụng nguyên lý entropy tối đa để dự đoán phân bố tiềm năng dựa trên các biến môi trường, giúp bảo tồn các loài nguy cấp như Tamaraw.

3. Tại sao cần đánh giá tính dễ tổn thương ven biển?
   Đánh giá này giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao bị ảnh hưởng bởi thiên tai, từ đó xây dựng các biện pháp phòng ngừa và thích ứng, bảo vệ cộng đồng và hệ sinh thái ven biển.

4. Hệ sinh thái tự nhiên đóng vai trò gì trong bảo vệ bờ biển?
   Rừng ngập mặn, san hô và cỏ biển giảm sóng, ngăn xói mòn và hấp thụ năng lượng bão, làm giảm thiệt hại cho các khu vực ven biển và tăng khả năng phục hồi sau thiên tai.

5. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến loài Tamaraw?
   Biến đổi khí hậu làm thay đổi điều kiện môi trường như nhiệt độ và lượng mưa, thu hẹp vùng sinh cảnh phù hợp, làm tăng nguy cơ tuyệt chủng nếu không có các biện pháp bảo tồn kịp thời.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chứng minh sự gia tăng diện tích xây dựng và giảm diện tích cây xanh tại Metro Manila làm tăng nhiệt độ bề mặt đất, góp phần vào hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.
• Mô hình phân bố Tamaraw cho thấy biến đổi khí hậu sẽ làm giảm diện tích sinh cảnh phù hợp, đe dọa sự tồn tại của loài này tại Mindoro.
• Đánh giá tính dễ tổn thương ven biển La Union khẳng định vai trò quan trọng của các hệ sinh thái tự nhiên trong giảm thiểu rủi ro thiên tai.
• Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách quản lý đất đai, bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững tại Philippines trong giai đoạn 2023-2030.
• Khuyến nghị triển khai các giải pháp bảo vệ không gian xanh, bảo tồn loài nguy cấp, phục hồi hệ sinh thái ven biển và ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát môi trường nhằm tăng cường khả năng chống chịu trước biến đổi khí hậu.

Hành động tiếp theo là phối hợp với các cơ quan chức năng để triển khai các đề xuất và mở rộng nghiên cứu tại các khu vực khác nhằm nhân rộng mô hình quản lý bền vững. Đọc và áp dụng kết quả nghiên cứu này sẽ góp phần thúc đẩy phát triển bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại Philippines.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY KING JOSHUA ALMADRONES-REYES SPATIO-TEMPORAL LANDSCAPE UTILIZATION USING TECHNOLOGICAL INNOVATIONS ADDRESSING ONE HEALTH AND SUSTAINABILITY: CASE STUDIES IN THE PHILIPPINES MASTER’S THESIS Study Mode: Full-time Major: Master of Environmental Science Faculty: Advanced Education Program Office Batch: 2021-2023 Thai Nguyen, 04/07/2023 DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree Program MASTER OF SCIENCE IN ENVIRONMENTAL SCIENCE Student name KING JOSHUA ALMADRONES-REYES Student ID DTN21CH311027 SPATIO-TEMPORAL LANDSCAPE UTILIZATION USING TECHNOLOGICAL INNOVATIONS ADDRESSING ONE Thesis Title HEALTH AND SUSTAINABILITY: CASE STUDIES IN THE PHILIPPINES A/PROF. Supervisor NAT Supervisor’s Signature Abstract: The Philippines is home to diverse species and unique landscapes that are under threats of anthropogenic activities and climate change. This study utilizes technological innovations to achieve the sustainable development goals (SDGs) and One Health Approach which integrates remote sensing, species distribution modeling, and coastal vulnerability assessment to analyze issues in three landscapes: urban, mountainous, and coastal. Firstly, the first case study aims to understand the dynamics of land use and its implications for land-use changes and human well being.

Remote sensing techniques are employed to analyze satellite imagery and gather information on land cover, land use changes, and urbanization patterns in urban areas. Secondly, in the mountainous regions, the study utilizes species distribution models to assess the impact of human activities and changing climate on potential distribution of an endangered bovine species. Lastly, in the coastal landscape, coastal vulnerability assessments are conducted to evaluate the susceptibility of coastal areas to natural hazards, such as sea-level rise, storm surges, and erosion. The findings contribute to 1 the development of effective land management strategies, informed conservation planning, and sustainable development practices which emphasizes the need for integrated approaches that consider the interactions between ecological, social, and economic systems for effective landscape management and resilient communities in the face of environmental challenges in the Philippines.

Keywords: coasts, wildlife, niche, urban planning, SDGs, Number of pages 95 2 ACKNOWLEDGEMENT Cheers to another manuscript that people will not read (unless it’s published or if I made them, lol). But, welcome to the acknowledgement section! My favorite part of the manuscript to write. Okay! My masters’ journey has hella lots of ups and downs, losses and finds, it also has COVID, but it was fun, really FUN. And I would like to thank the following people for making this 2-year career path possible and worth it.

First, to my supervisor, Dr. Nikki Heherson Dagamac, I cannot put into words how much I am grateful for your guidance and support, ever since my undergraduate days. You do not have but you always find the best opportunities for me. I will be forever grateful.

My family, first, to my mom, Jocelyn Reyes, and dad, Efren Reyes, thank you for being the best parents in the world and I hope I make you proud. To my Tita Dory and Tito Joey Zapanta, I really appreciate the support you have given me since the beginning. To my Lola Flor, for constantly checking up on me. To the peers I met here in Vietnam, Vera, Julia, Geng, Trizha, Kiah, Jed, Keith, Jan 1 Jan 2, Inara, Zan, Bea, Stef thank you for all the beers, rice wine, board games, and krat- (I’m not sure if I can write it haha).

Shoutout to my basketball homies, Duc, and Tor. I will always remember our 2v1s! ‘Till we meet again. Oh yeah, my classmates and the first batch of DAAD scholars- Gerald, Ryan, Thet, Ninis, Ahmad, Loi, Huyen, Thao and Chi Thanh. My research colleagues, James and Alexis, appreciate all the remote sensing tips and tricks, and publications.

To Nikki and Nanay Rose, thanks for letting me crash for almost a year. I promise I will help clean the flat if I’m gonna be around! To my partner, Maria Yssabella Sinfuego, I am really lucky to have you as my partner. I really appreciate your visit here in Vietnam all the way from the land down under (Oz) which made these masters' journeys more memorable. Thank you for always being here for me! 3 And of course (drumroll), the DAAD, which funded my research, studies, vacations, MacBook, AirPods… just kidding! Thank you for this gift of learning that I will definitely use for the good of mankind (I did not just quote Doctor Octopus).

I am proud to be one of the DAAD scholars and I know that my role as one will not end after getting this degree. And that’s it! Thanks for reading! But why are you still here? Seriously, if you made it this far, thanks a lot. I hope you find this study really interesting and I hope I inspire the inner fuel in you to believe in excellency, like my mentor once told me. ‘Success is my only option, failure’s not’ -Eminem 4 TABLE OF CONTENTS List of Figures……………………………………………………………….8 List of Tables…………………………………………………………………….……9 List of abbreviations………………………………………………………………….

Research Questions and Hypotheses……………………………. Assessing the land use/land-cover change and land surface temperature in Metro Manila, Philippines……………………………. Habitat suitability mapping for Tamaraw in Mindoro, Philippines…………………………………………. Modeling of coastal vulnerability in La Union, Philippines……………………………………….

Scope and Limitations………………………………. Definition of terms……………………………. Land Use/land-cover change and land surface temperature………. Predicting Habitat Suitability of Tamaraw (Bubalus mindorensis) under changing climate scenarios…………….

Understanding coastal vulnerability patterns…………. Land use/land-cover change and land surface temperature in Metropolitan Manila Philippines using Landsat imagery……………………. Landsat Satellite Image and Metro Manila Boundary………. Land Surface Temperature retrieval using Landsat 7 ETM+.

Calculation of NDVI and NDBI using Landsat 7………………. Land-use/land cover (LULC) and Accuracy Assessment…………. Predicting habitat suitability of Tamaraw……………. Applying InVEST model to assess vulnerability of the coastal areas of La Union, Philippines based on multiple bio-geophysical hazards….

Data preparation and inputs………………. Coastal Vulnerability Assessment using InVEST………………. Habitat protection scenarios……………………………………. Land use/land cover change and land surface temperature in Metropolitan Manila Philippines using Landsat imagery………….

Temporal variation and correlation of LST, NDVI and NDBI…………. Comparison of LULC of 2001 and 2019…………………. Predicting habitat suitability of Tamaraw………….1 Model performance and influential variables………………….2 Niche identification using response curves………………………….3 Predictive areas in Mindoro Island and ground truthing…………………. Applying InVEST model to assess the vulnerability of the coastal areas of La Union, Philippines…….1 Exposure index in La Union….2 Habitats roles and scenarios………………………………….

Land use/land cover change and land surface temperature in Metropolitan Manila Philippines using Landsat imagery………….1 The decline of green spaces due to the urban sprawl in Metro Manila….2 Building materials influence the heat in MM……………………. Predicting habitat suitability of Tamaraw………………………….1 Maxent performance evaluation…………………………….2 Importance of precipitation as a key variable to Tamaraws………….3 Reduction of highly suitable habitats in the SSP3-7.3 Applying InVEST model to assess the vulnerability of the coastal areas of La Union, Philippines……………………………………………….1 Exposure patterns in the coastline of La Union……….2 Roles of natural habitats in coastal protection and other ecosystem services……………………………………………………………………………….3 InVEST coastal vulnerability model limitations and future directions….68 7 LIST OF FIGURES Figure 1. The study area of Metropolitan Manila, Philippines with its respective municipalities Figure 2. The study area, Mindoro, along with its administrative boundaries.

Mindoro is located at the southwest part of Luzon. Direct and indirect presence records of Tamaraw based on surveys (left) and the final occurrence points used in the MaxEnt modeling after data thinning with spThin package (right) Figure 4. Study Area of La Union Province, Philippines with its respective municipalities Figure 5. The LST, NDVI, NDBI and LULC maps of Metro Manila in 2001 and 2019 Figure 6.

Graphs of LST between NDVI and NDBI which showed directly proportional and indirectly proportional relationship, respectively Figure 7. Response curves for the highest contributing environmental variables for Tamaraw for current AB, optimistic CD, pessimistic EF climate scenarios Figure 8. Habitat suitability models of Tamaraw under the current (1970 - 2000) and future climate change (2081-2100) scenarios Figure 9. Exposure index map of La Union “with natural habitats” (A) and “without natural habitats” (B) scenarios with their distribution as depicted by the pie charts found on the upper left Figure 6.

Habitat suitability models of Tamaraw under the current (1970-2000) and future climate change scenarios (2081-2100) Figure 7. The study area of La Union, Philippines with its respective municipalities Figure 8. Exposure index along the coast of La Union with habitats (left) and without habitats (right) scenarios 8 LIST OF TABLES Table 1. Data specifications Table 2.

Landsat 7 ETM+ Bands Table 3. Classification of Schema for LULC Table 4. List of all the environmental variables used in MaxEnt modeling Table 5. Coastal vulnerability model data inputs and sources Table 6.

Retrieved Land Surface Temperature using Landsat 7 ETM+ Table 7. Environmental variables that contribute to the suitability model (Percent Contribution) of Tamaraw in current and future climate scenarios Table 8. LULC classification area size comparison in square kilometers in 2001 and 2019 9 LIST OF ABBREVIATIONS CVI Coastal Vulnerability Index CSV Comma delimited file format ETM+ Enhanced Thematic Mapper+ InVEST Integrated Valuation of Environmental Services and Trade-offs LST Land Surface Temperature LULC Land-use/Land cover MM Metro Manila MCWS Mt. Calavite Wildlife Sanctuary MIBNP Mt.

Iglit-Baco National Park NDVI Normalized Difference Vegetation Index NDBI Normalized Difference Built-up Index NIR Near Infrared SDM Species Distribution Model SWIR Short Wave Infrared UHI Urban Heat Island 10 PART I. Research rationale Technologies such as remote sensing and species distribution modeling have become increasingly important tools for addressing global challenges such as climate change and biodiversity conservation. Remote sensing techniques, such as the utilization of satellite imagery, allow for the monitoring and mapping of the Earth’s surface through land cover change studies. On the other hand, modeling techniques such as species distribution modeling, provides insights into the potential impact of the changing climate to a species which can then lead to effective management strategies and adaptive coastal management plans.

With these technologies, this study aims (i) to investigate the impact of of land-use/land-cover change on land surface temperature in Metropolitan Manila, Philippines using Landsat imagery, (ii) to predict the habitat suitability of the endangered Tamaraw (Bubalus mindorensis) in Mindoro, Philippines using species distribution modelling approach and (iii) to conduct a coastal vulnerability assessment using the (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs) InVEST software in La Union, Philippines that target the United Nations Sustainable Development Goals and One Health Agenda. These three different approaches using remote sensing and modeling, are significant because they address pressing environmental issues in the Philippines. For instance, Metropolitan Manila, a highly urbanized area, is facing rapid land-use/land- cover change throughout the years, which can have significant impacts on local climate, especially the land surface temperature. The understanding of patterns on Metropolitan Manila’s landscape can aid the development of environmental policies and management plans to ensure the sustainability of urban areas for the betterment of the quality of urban life.

On the other hand, the Tamaraw is a critically endangered species that is endemic to the island of Mindoro, Philippines. Habitat loss and fragmentation have led to a decline in the Tamaraw population that was once common in the island of Mindoro. Species distribution models that integrate various environmental factors with known presence data can provide a comprehensive understanding of the factors affecting these 11 species to aid the ongoing conservation and management efforts. Finally, coastal vulnerability assessment using the InVEST software in La Union, Philippines that will provide information on the exposure, sensitivity, and adaptive capacity of coastal areas.

The results of this study can guide policymakers and stakeholders in implementing measures to reduce the vulnerability of coastal communities to climate change and promote sustainable coastal management. Research questions and hypotheses The use of remote sensing and modeling in these independent research topics can contribute to the One Health Approach and Sustainable Development Goals. The One Health is a holistic approach that recognizes the interconnectedness of human, animal, and environmental health. The land-use/land-cover change in Metropolitan Manila, habitat suitability of the Tamaraw in Mindoro, and coastal vulnerability assessment in La Union, Philippines are all important research topics that have implications for human and animal health, as well as the environment.