Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đô thị hóa tại Việt Nam diễn ra với tốc độ nhanh, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và hoàn thiện cơ sở hạ tầng nhưng đồng thời gây áp lực lớn lên môi trường đô thị. Tình trạng ô nhiễm không khí, khói bụi, tiếng ồn, hiệu ứng nhà kính và sự suy giảm diện tích cây xanh bình quân đầu người đang trở thành thách thức lớn đối với việc xây dựng không gian sống bền vững. Cây xanh đường phố đóng vai trò như "lá phổi hô hấp" giúp điều hòa vi khí hậu, lọc giữ bụi bẩn, giảm bức xạ nhiệt, hạn chế ngập úng và tạo mỹ quan đô thị. Tuy nhiên, công tác quản lý, theo dõi và chăm sóc cây xanh tại nhiều địa phương vẫn mang tính thủ công, thiếu cơ sở dữ liệu số hóa đồng bộ để hỗ trợ ra quyết định kịp thời.
Khóa luận tốt nghiệp ngành Lâm học tại Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh của tác giả Ngô Thị Kim Cúc tập trung giải quyết yêu cầu điều tra thực trạng sinh trưởng và số hóa công tác quản lý mảng xanh đường phố thông qua công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) tại địa bàn trung tâm kinh tế - công nghiệp của tỉnh Bình Dương.
Mục tiêu nghiên cứu được xác định gồm 2 nội dung chính:
- Điều tra, đánh giá hiện trạng cây xanh đô thị ở phường Dĩ An, thành phố Dĩ An.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý, chăm sóc, bảo dưỡng cây xanh bằng ứng dụng GIS trên một số tuyến đường nhằm phục vụ công tác quản lý cây xanh tại phường Dĩ An, thành phố Dĩ An, tỉnh Bình Dương.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Các cá thể thực vật thân gỗ lớn, cây bóng mát được trồng dọc theo các tuyến đường giao thông chính.
- Phạm vi không gian: 5 tuyến đường trọng điểm thuộc phường Dĩ An, thành phố Dĩ An, tỉnh Bình Dương, bao gồm: Đường số 10, đường số 18, đường Thống Nhất, đường Nguyễn Trãi và đường Lý Thường Kiệt.
- Phạm vi thời gian: Đợt thu thập số liệu thực địa và phân tích được tiến hành từ tháng 3/2023 đến tháng 7/2023 (toàn bộ thời gian thực hiện đề tài từ ngày 19/04/2023 đến ngày 24/08/2023).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận dựa trên nền tảng lý thuyết lâm nghiệp đô thị (Urban Forestry) được định nghĩa theo Hiến chương lâm nghiệp phối hợp năm 1978, nhìn nhận cây xanh như một cấu phần hữu cơ trong hệ sinh thái và kiến trúc đô thị, chuyển đổi vai trò từ trang trí đơn thuần sang điều hòa khí hậu và bảo vệ môi trường. Tác giả tổng hợp kinh nghiệm quản lý cây xanh quốc tế từ Vancouver (Canada) với chế độ cấp phép kép, Singapore với chiến lược xây dựng "Phố trong vườn", và Tokyo (Nhật Bản) với Quy chế Quản lý cây xanh năm 1954 cùng kế hoạch "Tokyo xanh" năm 2006. Khung khái niệm về không gian công viên dựa trên nghiên cứu của Hàn Tất Ngạn (1996), cùng lý luận về ứng dụng GIS trong quy hoạch và quản trị tài nguyên của Nguyễn Kim Lợi (2009) và Đặng Văn Đức (2001).
Hệ thống phương pháp và tiêu chuẩn định lượng được áp dụng trong nghiên cứu:
- Cơ sở pháp lý và định danh: Phân loại cấp chiều cao và đường kính cây xanh đô thị căn cứ theo Thông tư số 20/2005/TT-BXD của Bộ Xây dựng. Định danh loài, chi, họ thực vật bằng phương pháp hình thái so sánh theo tài liệu "Bài giảng thực vật rừng" của Phan Minh Xuân (2010).
- Phương pháp đo đếm lâm học: Đo chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) bằng phương pháp gậy đo cao theo nguyên lý hình học với công thức $h = a + a'$ (trong đó $a$ là khoảng cách từ người đo đến thân cây, $a'$ là khoảng cách từ vai người đo đến mặt đất). Đo chu vi thân cây tại vị trí 1,3 m ($C_{1.3}$) bằng thước dây, sau đó tính toán đường kính ngang ngực theo công thức $D_{1.3} = C_{1.3} / 3{,}14$. Các chỉ tiêu thống kê toán học lâm nghiệp (trung bình mẫu, độ lệch chuẩn $S$, phương sai $S^2$, hệ số biến động $Cv%$, hệ số bất đối xứng $Sk$, hệ số nhọn $Ku$) được xử lý theo phương pháp của Nguyễn Minh Cảnh (2009).
- Tiêu chuẩn đánh giá phẩm chất và độ nguy hiểm: Phẩm chất cây chia làm 4 mức (Tốt - A: tán đầy đủ, không sâu bệnh; Trung bình - B: suy giảm nhẹ sức sống, có vết cắt tỉa; Xấu - C: cành nhánh cắt tỉa nhiều, u nấm; Rất xấu - D: mất tán, không còn khả năng phục hồi). Độ nguy hiểm phân thành 4 cấp độ (Không nguy hiểm, Ít nguy hiểm, Nguy hiểm, Rất nguy hiểm) dựa trên độ nghiêng thân cây, tình trạng xâm hại cơ học và rễ nổi ảnh hưởng vỉa hè.
- Phương pháp định vị và xử lý GIS: Xác định tọa độ không gian từng cây bằng máy GPS cầm tay và ứng dụng Locus Map (sai số dưới 5 m). Xử lý dữ liệu bảng tính trên Microsoft Excel, chuyển đổi và xây dựng cơ sở dữ liệu không gian - thuộc tính (8 trường dữ liệu) trên phần mềm MapInfo Pro 15.0, liên kết và xuất định dạng
.KML sang Google Earth Pro và ứng dụng di động (LocusMap, MapPlus).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Mở đầu
Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của việc bảo vệ và mở rộng diện tích cây xanh trong bối cảnh các đô thị Việt Nam đang chịu tác động tiêu cực từ ô nhiễm và hiệu ứng nhà kính. Tác giả xác định mục tiêu tổng quát là đánh giá hiện trạng sinh trưởng của cây xanh đường phố tại phường Dĩ An và số hóa dữ liệu quản lý bằng công nghệ GIS, nhằm rút ngắn thời gian xử lý thông tin và hỗ trợ các cơ quan chức năng đưa ra phương án chăm sóc, cắt tỉa tối ưu.
Chương 2: Tổng quan và nghiên cứu
Chương này tổng kết lịch sử phát triển của khoa học cây xanh đô thị từ thời cổ đại đến hiện đại, nhấn mạnh sự hình thành chuyên ngành lâm nghiệp đô thị. Tác giả phân tích hiện trạng quản lý mảng xanh tại các quốc gia phát triển và Việt Nam; hệ thống hóa các khái niệm cây xanh đường phố, cây xanh công viên, cây xanh khu công nghiệp. Phần tổng quan địa bàn chỉ ra đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội của phường Dĩ An: diện tích 10,40 km², dân số năm 2021 là 115.150 người (mật độ 11.073 người/km²), địa hình thoải từ 10 m đến 60 m, khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, là trung tâm thương mại - dịch vụ và công nghiệp phát triển năng động giáp ranh TP. Hồ Chí Minh.
Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Trình bày chi tiết quy trình thu thập dữ liệu thực địa trên 5 tuyến đường, phương pháp lập phiếu kiểm kê cây xanh, công thức tính toán các nhân tố điều tra ($D_{1.3}, H_{vn}$), thang phân cấp phẩm chất (A, B, C) và mức độ nguy hiểm cơ học. Chương 3 cũng thiết lập quy trình tích hợp dữ liệu điều tra thực địa vào phần mềm Excel, MapInfo Pro 15.0 để xây dựng bảng thuộc tính, thực hiện các thuật toán truy vấn không gian (Query) và xuất lớp bản đồ sang Google Earth Pro.
Chương 4: Kết quả và thảo luận
Chương 4 cung cấp toàn bộ số liệu điều tra định lượng và các phân tích chuyên sâu về hệ thống cây xanh đường phố tại khu vực nghiên cứu:
Hiện trạng phân bố loài và số lượng cá thể:
Tổng số cây điều tra được trên 5 tuyến đường là 927 cây, thuộc 8 loài và 7 họ thực vật thân gỗ. Cơ cấu số lượng và tỷ lệ loài được thể hiện chi tiết:
| STT |
Tên tiếng Việt |
Tên khoa học |
Họ thực vật |
Họ khoa học |
Số lượng (Cây) |
Tỷ lệ (%) |
| 1 |
Xà cừ |
Khaya senegalensis |
Họ Xoan |
Meliaceae |
281 |
30,31 |
| 2 |
Hoa sữa |
Alstonia scholaris |
Họ Trúc đào |
Apocynaceae |
220 |
23,73 |
| 3 |
Viết |
Mimusops elengi |
Họ Hồng xiêm |
Sapotaceae |
213 |
22,98 |
| 4 |
Bằng lăng nước (tím) |
Lagerstroemia speciosa |
Họ Bàng lăng |
Lythraceae |
107 |
11,54 |
| 5 |
Lim xẹt |
Peltophorum pterocarpum |
Họ Đậu |
Fabaceae |
92 |
9,92 |
| 6 |
Dầu rái |
Dipterocarpus alatus |
Họ Dầu |
Dipterocarpaceae |
11 |
1,19 |
| 7 |
Phượng vĩ |
Delonix regia |
Họ Đậu |
Fabaceae |
2 |
0,22 |
| 8 |
Bàng Đài Loan |
Terminalia mantaly |
Họ Bàng |
Combretaceae |
1 |
0,11 |
| Tổng |
|
|
|
|
927 |
100,00 |
Phân bố cây xanh theo chiều dài tuyến đường:
- Tuyến đường Lý Thường Kiệt: Chiều dài 2.700 m, có 287 cây (chiếm 30,96%).
- Tuyến đường Thống Nhất: Chiều dài 2.000 m, có 265 cây (chiếm 28,59%).
- Tuyến đường số 10: Chiều dài 1.700 m, có 138 cây (chiếm 14,89%).
- Tuyến đường Nguyễn Trãi: Chiều dài 1.200 m, có 119 cây (chiếm 12,84%).
- Tuyến đường số 18: Chiều dài 700 m, có 118 cây (chiếm 12,73%).
- Cự ly trồng bình quân giữa các cây đạt từ 7 m đến 8 m. Tuy nhiên, do chiều dài cổng của các nhà máy và công ty tại các tuyến đường khác nhau nên có sự ngắt quãng tại một số vị trí.
Đặc trưng sinh trưởng về chiều cao ($H_{vn}$) và đường kính ($D_{1.3}$):
- Đường số 10: $H_{tb} = 13{,}65\text{ m}$ ($Cv = 24{,}20%$, phân bố 2 đỉnh tập trung ở 10–18 m); $D_{bq} = 53{,}40\text{ cm}$ ($Cv = 40{,}53%$).
- Đường số 18: $H_{tb} = 11{,}27\text{ m}$ ($Cv = 41{,}41%$, phân bố 2 đỉnh tập trung ở 6–10 m và 16–20 m); $D_{bq} = 46{,}41\text{ cm}$ ($Cv = 32{,}64%$).
- Đường Thống Nhất: $H_{tb} = 12{,}45\text{ m}$ ($Cv = 32{,}44%$); $D_{bq} = 50{,}20\text{ cm}$ ($Cv = 27{,}69%$, chiếm ưu thế bởi Xà cừ và Hoa sữa).
- Đường Nguyễn Trãi: $H_{tb} = 17{,}05\text{ m}$ (cao nhất trong 5 tuyến, $Cv = 19{,}89%$, chủ yếu là Lim xẹt); $D_{bq} = 40{,}43\text{ cm}$ ($Cv = 16{,}97%$).
- Đường Lý Thường Kiệt: $H_{tb} = 9{,}14\text{ m}$ (thấp nhất trong 5 tuyến, $Cv = 22{,}48%$, chủ yếu là Viết và Bằng lăng tím); $D_{bq} = 31{,}11\text{ cm}$ ($Cv = 37{,}61%$).
Đánh giá phẩm chất cây:
- Phẩm chất A (Tốt): 629 cây, chiếm 67,85%.
- Phẩm chất B (Trung bình): 274 cây, chiếm 29,56%.
- Phẩm chất C (Xấu): 24 cây, chiếm 2,59%.
Kết quả ứng dụng GIS:
Xây dựng bảng dữ liệu thuộc tính gồm 8 trường dữ liệu (STT, Tên cây, Chiều cao, Chiều cao dưới cành, Đường kính, Phẩm chất, Tọa độ X, Tọa độ Y). Thiết lập các lệnh truy vấn lọc cây phẩm chất kém (B, C), cây nghiêng nguy hiểm; xuất dữ liệu không gian dạng .KML hiển thị trực quan từng cá thể cây trên ảnh vệ tinh Google Earth Pro và điện thoại di động.
Các vấn đề bất cập ghi nhận tại hiện trường:
Tác giả chỉ ra tình trạng cây nhiều thân (cây Viết); cây bị loét thân, sâu bệnh mục rỗng ruột (Viết, Hoa sữa); cây sinh trưởng còi cọc; cây bị mạng lưới dây điện hạ thế giăng ngang chèn ép tán; sự xuất hiện của các loài cây nằm trong danh mục hạn chế/cấm trồng theo quy định đô thị (như Hoa sữa trồng mật độ dày gây mùi nồng nặc, Xà cừ rễ nổi phá hủy vỉa hè).
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Tổng kết toàn diện hiện trạng sinh trưởng và hiệu quả xây dựng CSDL GIS; đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh (cắt tỉa cành khô, hạ thấp độ cao cây già cỗi trước mùa mưa bão, xử lý vết loét thân) và kế hoạch trồng dặm bổ sung cây xanh trên các tuyến đường.
Kết quả và đóng góp
Kết quả định lượng chính
- Hoàn thành điều tra 100% cá thể cây bóng mát trên 5 tuyến đường trọng điểm với tổng số 927 cây thuộc 8 loài và 7 họ thực vật.
- Xác định loài chiếm tỷ lệ lớn nhất là Xà cừ (30,31%), tiếp đến là Hoa sữa (23,73%) và Viết (22,98%); các loài chiếm tỷ lệ rất thấp gồm Bàng Đài Loan (0,11%) và Phượng vĩ (0,22%).
- Đánh giá định lượng chất lượng cây cho thấy hệ thống cây sinh trưởng tương đối tốt với 67,85% cây đạt phẩm chất A, 29,56% cây đạt phẩm chất B và chỉ có 2,59% cây thuộc phẩm chất C.
- Tuyến đường Nguyễn Trãi có chiều cao bình quân lớn nhất ($17{,}05\text{ m}$), trong khi đường Lý Thường Kiệt có chiều cao bình quân thấp nhất ($9{,}14\text{ m}$). Đường số 10 có đường kính bình quân lớn nhất ($53{,}40\text{ cm}$), thấp nhất là đường Lý Thường Kiệt ($31{,}11\text{ cm}$).
Giải pháp và kiến nghị của tác giả
- Trồng dặm bổ sung: Căn cứ vào cự ly chuẩn và chiều dài tuyến đường, tác giả đề xuất trồng bổ sung 20–30 cây trên đường số 10; 15–20 cây trên đường Thống Nhất; 5–10 cây trên đường Nguyễn Trãi; 20–30 cây trên đường Lý Thường Kiệt nhằm khép tán tạo bóng mát liên tục.
- Biện pháp kỹ thuật chăm sóc: Tiến hành cắt tỉa định kỳ các cành nhánh vướng đường dây điện, loại bỏ cây nhiều thân để định hình một thân chính; xử lý hóa chất chuyên dụng cho các cây bị loét vỏ, mục thân tại các tuyến đường có cây Viết và Hoa sữa già cỗi.
- Quy hoạch cơ cấu loài: Hạn chế và dần thay thế các loài cây không phù hợp với không gian đô thị hoặc có nguy cơ gãy đổ cao như Xà cừ cỡ lớn, Hoa sữa mật độ quá dày bằng các loài thân gỗ có rễ cọc, tán gọn, hoa đẹp như Lim xẹt, Bằng lăng nước.
Đóng góp thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu chuyển đổi phương thức quản lý mảng xanh đường phố từ sổ sách ghi chép truyền thống sang mô hình quản lý số hóa bằng GIS kết hợp Google Earth Pro và thiết bị di động. Cơ sở dữ liệu 8 trường thuộc tính gắn liền với tọa độ định vị chính xác của từng cây giúp rút ngắn thời gian tra cứu, hỗ trợ đơn vị công ích tại địa phương lập kế hoạch tuần tra, tỉa cành, phòng trừ sâu bệnh một cách trực quan và khoa học.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Phạm vi điều tra chỉ mới tập trung vào 5 tuyến đường chính tại phường Dĩ An và chỉ khảo sát tầng cây thân gỗ bóng mát, chưa bao quát được toàn bộ các tuyến đường nhánh, khu dân cư, công viên, mảng xanh khu công nghiệp cũng như các tầng cây bụi, thảm cỏ đô thị.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng phạm vi điều tra trên toàn địa bàn các phường thuộc thành phố Dĩ An; tích hợp cơ sở dữ liệu GIS thành hệ thống WebGIS hoặc ứng dụng quản lý trực tuyến thời gian thực để người dân và cơ quan quản lý cùng cập nhật sự cố cây xanh (gãy đổ, sâu bệnh, xâm hại).
Giá trị tham khảo
- Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên, học viên cao học ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng, Kiến trúc cảnh quan, Kỹ thuật trắc địa - Bản đồ và Quản lý đô thị; cán bộ kỹ thuật tại các Trung tâm Dịch vụ Công ích đô thị, Phòng Quản lý đô thị cấp quận/huyện/thành phố.
- Nội dung tham khảo giá trị:
- Quy trình điều tra, đo đếm và phương pháp xử lý các đặc trưng thống kê lâm học ($H_{vn}, D_{1.3}, Cv%, Sk, Ku$) đối với cây xanh đô thị trồng phân tán.
- Phương pháp xây dựng cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính trên MapInfo Pro 15.0, cách chuyển đổi và hiển thị đồng bộ lên nền tảng Google Earth Pro và ứng dụng di động phục vụ công tác giám sát hiện trường.
Câu hỏi thường gặp
1. Khóa luận đã khảo sát bao nhiêu cây xanh và cơ cấu loài phân bố như thế nào?
Tác giả đã tiến hành điều tra đo đếm toàn diện 927 cá thể cây bóng mát thuộc 8 loài và 7 họ thực vật trên 5 tuyến đường. Ba loài chiếm tỷ lệ áp đảo là Xà cừ (281 cây - 30,31%), Hoa sữa (220 cây - 23,73%) và Viết (213 cây - 22,98%). Các loài còn lại gồm Bằng lăng nước (107 cây - 11,54%), Lim xẹt (92 cây - 9,92%), Dầu rái (11 cây - 1,19%), Phượng vĩ (2 cây - 0,22%) và Bàng Đài Loan (1 cây - 0,11%).
2. Tuyến đường nào có mật độ cây cao nhất và tuyến nào có độ đa dạng loài lớn nhất?
Đường Lý Thường Kiệt có số lượng cây lớn nhất (287 cây trên chiều dài 2.700 m), trong khi đường số 18 có mật độ cây dày nhất (118 cây trên đoạn đường ngắn 700 m). Về độ đa dạng thành phần loài, đường số 10 có độ đa dạng cao nhất với sự hiện diện của 5 loài; các đường Nguyễn Trãi, đường số 18 và Thống Nhất có 3 loài; đường Lý Thường Kiệt có độ đa dạng thấp nhất với chỉ 2 loài (Viết và Bằng lăng).
3. Tình trạng chất lượng và phẩm chất của hệ thống cây xanh được đánh giá ra sao?
Kết quả đánh giá phẩm chất trên 927 cây cho thấy phần lớn cây phát triển tương đối tốt: 629 cây đạt phẩm chất A (chiếm 67,85%), 274 cây đạt phẩm chất B (chiếm 29,56%) và 24 cây thuộc phẩm chất C (chiếm 2,59%).
4. Ứng dụng GIS được xây dựng và khai thác cụ thể bằng các công cụ phần mềm nào?
Quy trình GIS được thực hiện bằng cách nhập số liệu điều tra vào Microsoft Excel, tạo lớp bản đồ và bảng dữ liệu thuộc tính 8 trường trên phần mềm MapInfo Pro 15.0. Tác giả sử dụng các lệnh truy vấn (Query) để lọc cây theo phẩm chất và mức độ nguy hiểm, sau đó dùng công cụ Google Earth Link để xuất tệp định dạng .KML, cho phép xem vị trí và thuộc tính từng cây trên bản đồ vệ tinh Google Earth Pro và ứng dụng điện thoại thông minh (LocusMap, MapPlus).
5. Những khiếm khuyết sinh trưởng chính nào được ghi nhận tại hiện trường cần xử lý?
Khóa luận phát hiện một số bất cập lớn gồm: hiện tượng cây Viết mọc nhiều thân làm giảm chất lượng tán; cây Viết và Hoa sữa bị loét vỏ, sâu bệnh phá hoại gây mục ruỗng thân gỗ; cành nhánh cây va quẹt vào hệ thống đường dây điện giăng ngang; sự tồn tại của các loài cây hạn chế trồng như Hoa sữa mật độ quá dày và Xà cừ rễ nổi phá hỏng kết cấu vỉa hè.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Ngô Thị Kim Cúc đã hoàn thành việc điều tra, đánh giá định lượng hiện trạng sinh trưởng của 927 cây xanh đường phố tại 5 tuyến đường huyết mạch thuộc phường Dĩ An, thành phố Dĩ An, tỉnh Bình Dương. Nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ GIS (MapInfo Pro 15.0) kết hợp Google Earth Pro để xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý số hóa đồng bộ, trực quan hóa vị trí và thông tin thuộc tính từng cây trên bản đồ vệ tinh. Các đề xuất về kỹ thuật lâm sinh, trồng dặm bổ sung và điều chỉnh cơ cấu loài cây trong công trình mang lại giá trị thực tiễn cho công tác duy tu, bảo dưỡng mảng xanh đô thị tại địa phương.
