Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu đô thị hóa đà nẵng phục vụ xây dựng thành phố có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC --- ĐOÀN THỊ THE ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU ĐÔ THỊ HÓA ĐÀ NẴNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG THÀNH PHỐ CÓ KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC -

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC -

ĐOÀN THỊ THE

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU ĐÔ THỊ HÓA ĐÀ NẴNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG THÀNH PHỐ CÓ KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Cự

(Chữ kí của GVHD)

HÀ NỘI - 2016

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Văn Cự, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác

Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn

Tác giả

Đoàn Thị The

ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS TS Phạm Văn Cự, là người trực tiếp hướng dẫn, nhiệt tình chỉ bảo cho tôi ngay từ những bước đi đầu tiên trên sự nghiệp nghiên cứu mà trước tiên là hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo đã giảng dạy, truyền đạt và nâng cao những kiến thức về chuyên ngành trong thời gian học tập tại khoa Sau đại học - Đại học Quốc gia Hà Nội xin gửi lời cảm ơn tới các bạn, anh chị của lớp cao học K3-Biến đổi khí hậu đã luôn ủng hộ và tạo không khí vui vẻ, thoải mái trong quá trình học tập cũng như trong quá trình tôi làm luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các cán bộ đồng nghiệp của tôi

đã hướng dẫn, chỉ bảo, tạo nhiều điều kiện để tôi tham gia các khóa học cũng như cung cấp nguồn dữ liệu liên quan để tôi hoàn thành bản luận văn này Các anh chị luôn là nguồn động viên, khuyến khích và là những tấm gương cho tôi học tập

Xin chân thành cảm ơn đề tài: “Nghiên cứu và xây dựng mô hình đô thị ven biển có khả năng thích ứng với Biến đổi khí hậu (BĐKH.32)” thuộc chương trình KHCN-BĐKH/11-15 do GS.TS Mai Trọng Nhuận chủ nhiệm và Trung tâm nghiên cứu Đô thị - Đại học Quốc gia Hà Nội chủ trì đã tạo điều kiện về dữ liệu và phương pháp luận để tôi thực hiện được luận văn này

Lời cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự động viên, ủng hộ về tinh thần của gia đình tôi Xin cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp vì những trao đổi kinh nghiệm và hỗ trợ

để tôi hoàn thành bản luận văn này

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Học viên

Đoàn Thị The

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC HÌNH v

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 9

1 Tính cấp thiết của đề tài 9

2 Mục tiêu, nhiệm vụ 11

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 11

4 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 11

5 Cơ sở tài liệu để thực hiện luận văn 12

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 12

7 Cấu trúc của luận văn 13

Chương 1 – TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 14

1.1 Đô thị hóa trong bối cảnh Biến đổi khí hậu 14

1.2 Khả năng Thích ứng của một đô thị với biến đổi khí hậu 20

1.3 Tổng quan ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu đô thị hóa 23

1.4 Tổng quan đô thị Đà Nẵng 25

Chương 2 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Dữ liệu nghiên cứu và phân loại ảnh vệ tinh bằng phương pháp phân loại dựa trên đối tượng 32

2.2 Phương pháp phân tích hồi quy đa biến trong đánh giá mối quan hệ đô thị hóa và khả năng thích ứng với Biến đổi khí hậu 41

iv

Chương 3 –ĐÔ THỊ HÓA VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG CỦA THÀNH PHỐ TRONG BỐI CẢNH XÂY DỰNG THÀNH PHỐ

CÓ KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG VỚI BĐKH 43

3.1 Thực nghiệm phương pháp phân loại dựa trên đối tượng ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu 43

3.2 Đô thị hóa thành phố Đà Nẵng 52

3.3 Khả năng thích ứng với BĐKH thành phố Đà Nẵng 63

3.4 Phân tích đa biến trong đánh giá mối quan hệ đô thị hóa – khả năng thích ứng của thành phố Đà Nẵng với Biến đổi khí hậu 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

1 Kết luận 75

2 Kiến nghị 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 84

v

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1 : Dân số đô thị các nước thuộc tốp 10 các năm trên thế giới 15

Hình 1 2: Đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế ở Việt Nam so với các nước trong khu vực 15

Hình 1 3: Các vùng có những thay đổi về dân số đô thị từ năm 1999 đến 2009 16

Hình 1 4: Sự mở rộng ranh giới đô thị ở Việt Nam trong thời kì 1999 – 2009 17

Hình 1 5: Bản đồ ven biển Đà Nẵng [62] 26

Hình 1 6: Sự phát triển đô thị Đà Nẵng từ năm 1921 đến năm 1936 27

Hình 1 7: Sự thay đổi hành chính năm 2005 theo Nghị định 102/2005/NĐ-CP thành lập Quận Cẩm Lệ - Tp Đà Nẵng 28

Hình 1 8: Quy hoạch Đà Nẵng đến năm 2010 29

Hình 2 1: Vị trí thành phố Đà Nẵng trong sơ đồ ảnh Landsat Việt Nam 33

Hình 2 2: Sơ đồ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên[13] 35

Hình 2 3: Sơ đồ phân cấp bậc các đối tượng trên ảnh 39

Hình 3 1: Sơ đồ quy trình phân loại ảnh 45

Hình 3 2: Ảnh vệ tinh Landsat năm 2000 cắt theo khu vực thành phố Đà Nẵng và tổ hợp màu giả khác nhau 46

Hình 3 3: Kết quả phân loại ảnh các năm thành phố Đà Nẵng 48

Hình 3 4: Sơ đồ vị trí các ô mẫu 50

Hình 3 5: Vị trí các ô mẫu trên ảnh Google Earth thành phố Đà Nẵng 51

Hình 3 6: Tăng trưởng dân số trung bình thành phố từ năm 1996-2008 [4] 52

Hình 3 7: Biểu đồ tỉ lệ dân số thành thị và nông thôn thành phố Đà Nẵng 53

Hình 3 8: Mật độ dân số theo xã phường thành phố Đà Nẵng 53

Hình 3 9: Cơ cấu sử dụng đất thành phố Đà Nẵng 54

1989 – 2013 73Hình 3 17: Bản đồ khả năng suy giảm đất nông nghiệp giai đoạn 1989– 2013 74

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 1: Dữ liệu ảnh Landsat sử dụng trong luận văn 32

Bảng 2 2: Đặc điểm ảnh vệ tinh Landsat 33

Bảng 3 1: Bảng chú giải 43

Bảng 3 2: Bộ qui tắc để phân loại ảnh 47

Bảng 3 3: Bảng ma trận sai số năm 2013 so sánh kết quả phân loại với bản đồ sử dụng đất năm 2010 50

Bảng 3 4: Bảng ma trận sai số so sánh kết quả phân loại ảnh vệ tinh Landsat 2013 và phân loại ảnh vệ tinh Google Earth 51

Bảng 3 5 Tăng trưởng dân số thành phố Đà Nẵng [4] 52

Bảng 3 6: Tốc độ tăng trưởng và cơ cấu GDP thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2000 – 2012 55

Bảng 3 7: Ma trận biến động loại hình lớp phủ thời kì 1989 – 2000 (đơn vị: ha) 58

Bảng 3 8: Ma trận biến động loại hình lớp phủ Thành phố Đà Nẵng thời kì 2000-2013 (đơn vị:ha) 59

Bảng 3 9: Đánh giá tổng hợp năng lực thích ứng của TP Đà Nẵng theo từng tai biến và theo quận/huyện 65

Bảng 3 10: Kết quả chuẩn hóa năng lực thích ứng tổng hợp cấp quận/huyện với tai biến theo 5 hợp phần đô thị của TP Đà Nẵng 66

Bảng 3 11: Các biến dữ liệu được đưa vào mô hình 70

Bảng 3 12: Bảng tổng hợp kết quả chạy mô hình hồi quy đối với biến Mở rộng đất đô thị 71

Bảng 3 13: Bảng tổng hợp kết quả chạy mô hình hồi quy đối với biến Suy giảm đất nông nghiệp 72

để tách các đối tượng thực vật trong phân loại ảnh

NDBI Normalized Difference Build-up Index, chỉ số dùng để tách

đất nông nghiệp PCA Principal Component Analysis, phương pháp phân tích

thành phần chính

TM Thematic Mapper, tên loại vệ tinh Landsat 5

UI Urban index, chỉ số dùng để tách dân cư trong phân loại ảnh

VI Vegetation index, chỉ số thực vật

9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đô thị hóa (ĐTH) mà biểu hiện là sự gia tăng dân số và sự mở rộng không gian về diện tác đô thị đang trở thành xu thế tất yếu trong việc đi lên của xã hội, của bất kể các quốc gia nào trên thế giới trong đó có Việt Nam[28, 44] Mặc dù ĐTH là xu hướng tất yếu của sự phát triển và luôn được kiểm soát bởi chính phủ các quốc gia nhưng quá trình

đô thị hóa tự phát và đô thị hóa thiếu quy hoạch hiện nay vẫn là một tồn tại lớn trong các

đô thị của các nước phát triển, Việt Nam cũng không phải trường hợp ngoại lệ [28] Không những thế phát triển đô thị trong bối cảnh Biến đổi khí hậu đòi hỏi phải điều chỉnh quy hoạch nhằm tăng khả năng thích ứng và giảm thiểu Biến đổi khí hậu cũng như giảm thiểu tác động của Biến đổi khí hậu (BĐKH) [28, 69], mục tiêu không chỉ bền vững mà còn phải có khả năng ứng phó với BĐKH Đây cũng là xu thế tất yếu trong thích ứng với BĐKH Chính vì vậy, cụm từ Đô thị ứng phó với BĐKH xuất hiện ngày càng nhiều trong các nghiên cứu gần đây, nghiên cứu mối quan hệ thích ứng với biến đổi khí hậu và đô thị hóa cũng đang trở thành các mối quan tâm trong việc nghiên cứu Đô thị có khả năng thích ứng [28, 44, 58, 61]

Đô thị phát triển với tốc độ nhanh như đã nói làm cho việc theo dõi thường xuyên trở nên khó khăn khi mà công tác cập nhập sử dụng đất chỉ được thực hiện 5 năm một lần [48] Để có thể có dữ liệu kịp thời trên diện rộng người ta thường sử dụng các vệ tinh quan sát Trái Đất và hiện nay có nhiều vệ tinh đang hoạt động và cung cấp một lượng lớn

dữ liệu ảnh viễn thám cho theo dõi lớp phủ Các dữ liệu này có tính năng đa phổ và có độ phân giải không gian khác nhau phù hợp cho nghiên cứu đô thị ở nhiều tỉ lệ và quy mô thời gian [35, 87] Việc tích hợp các thông tin thu nhận được từ ảnh vệ tinh, dữ liệu khác như các bản đồ, các dữ liệu thống kê KTXH, dữ liệu về BĐKH, các tài liệu quy hoạch hiện có để đánh giá quá trình đô thị hóa với các yếu tố tác động đến nó là nhiệm vụ phức tạp Giải pháp thường gặp trong các ứng dụng sử dụng dữ liệu đa nguồn gốc như nói trên

là tích hợp các dữ liệu này vào môi trường không gian và công cụ quan trọng để thực hiện công việc đó là hệ thống thông tin địa lý (GIS) [49, 53, 84] Phương pháp này khả dĩ cũng

có thể áp dụng cho các nghiên cứu đô thị ở Việt Nam trong đó có Đà Nẵng, Việt Nam

10

Đà Nẵng, là một thành phố nằm ở vị trí trung tâm của miền Trung Việt Nam, vì vậy nó được lựa chọn trở thành cực tăng trưởng kinh tế trọng yếu tại miền Trung, tạo cân bằng cho Việt Nam khi mà ở hai đầu cực có Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh Đà Nẵng có lịch sử phát triển đô thị sớm và có ý nghĩa trong phát triển đô thị của Quốc gia, với tốc độ tăng trưởng đô thị vào khoảng 2,6% (cao hơn tốc độ tăng trưởng của các đô thị cùng loại trong nước 1,2%[68] Nằm ở khu vực ven Biển miền trung, trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay, Đô thị Đà Nẵng cũng chịu những tác động mạnh mẽ của BĐKH Trước các dự kiến BĐKH toàn cầu của IPCC, MONRE đã xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho toàn lãnh thổ Việt Nam vào năm 2009 cập nhật năm 2011 dựa trên mô hình và kịch bản BĐKH của IPCC ở các mức phát thải khác nhau Theo dự tính này, Đà Nẵng là tỉnh ven biển Miền Trung vì vậy có những rủi ro do: Nhiệt độ trung bình tăng, lượng mưa tăng, Nước biển dâng dẫn đến hiện tượng ngập lụt Dân số Đà Nẵng nằm trong dân số Miền Trung với 9% bị ảnh hưởng bởi nước biển dâng [1, 2, 8] Các quy hoạch từ trước những năm đầu thế kỉ 21 của Đà Nẵng cũng chưa tính đến các tác động của BĐKH Gần đây thành phố đã bắt đầu chú ý đế quy hoạch và quản lý đô thị Cùng với trương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH và sự hỗ trợ của các tổ chức nước ngoài như NGOs

và ACCCRN (Mạng lưới các thành phố châu Á thích ứng BĐKH) thành phố đang có một loạt các dự án nghiên cứu để Đà Nẵng trở thành thành viên trong các thành phố có khả năng ứng phó trước BĐKH trên thế giới Tuy nhiên, để trở thành thành phố có khả năng thích ứng với Biến đổi khí hậu việc nghiên cứu mối quan hệ Đô thị hóa và khả năng thích ứng với BĐKH cũng là một chủ đề quan tâm nghiên cứu

Từ các lý do trên học viên lựa chọn đề tài: “Ứng dụng Viễn Thám và GIS nghiên cứu đô thị hóa thành phố Đà Nẵng phục vụ xây dựng thành phố có khả năng thích ứng với Biến đổi khí hậu” với trọng tâm nghiên cứu giải quyết 2 câu hỏi:

Câu hỏi 1: Đô thị hóa thành phố Đà Nẵng diễn ra như thế nào về mặt không gian và thời gian trong giai đoạn 20 năm trở lại đây?

Câu hỏi 2: Đô thị hóa và khả năng thích ứng với Biến đổi khí hậu của thành phố có mối quan hệ như thế nào?

Nhiệm vụ nghiên cứu:

 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

 Xây dựng cơ sở dữ liệu để triết xuất thông tin từ ảnh Viễn thám và Thu thập số liệu

 Phân tích quá trình mở rộng không gian đô thị Đà Nẵng

 Phân tích mối quan hệ khả năng thích ứng thành phố Đà Nẵng và đô thị hóa thành

Luận văn phân tích đô thị hóa thành phố Đà Nẵng đoạn từ năm 1989 – 2013

4 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

Phương pháp luận :

- Cách tiếp cận không gian và tiếp cận liên ngành

Phương pháp nghiên cứu :

12

- Phương pháp phân loại dựa trên đối tượng ảnh Viễn thám: Sử dụng trong phân

tích và phân loại ảnh Viễn thám

- Phương pháp GIS: Phân tích sự phát triển đô thị Đà Nẵng theo không gian

- Phương pháp phân tích thống kê: Sử dụng phép phân tích thành phần chính, phân tích hồi quy nghiên cứu mối quan hệ sử dụng đất và đô thị hóa Đà Nẵng

với khả năng thích ứng của thành phố với Biến đổi khí hậu

5 Cơ sở tài liệu để thực hiện luận văn

Luận văn sử dụng tài liệu từ các nguồn khác nhau, và kế thừa dữ liệu từ dự án:

“Nghiên cứu và xây dựng mô hình đô thị ven biển có khả năng thích ứng với Biến đổi khí hậu (BĐKH.32)” thuộc chương trình KHCN-BĐKH/11-15 do GS.TS Mai Trọng Nhuận chủ nhiệm và Trung tâm nghiên cứu Đô thị - Đại học Quốc gia Hà Nội chủ trì Trong đó bao gồm: Bản đồ sử dụng đất của thành phố Đà Nẵng năm 2010 tỷ lệ 1: 25.000, bản đồ địa hình 1:10.000 Dữ liệu về chỉ số thích ứng thành phố Đà Nẵng với Biến đổi khí hậu

Ảnh vệ tinh Landsat TM năm 1989, Landsat ETM năm 2000 và ảnh vệ tinh Landsat 8 năm 2013 được tham khảo miễn phí từ website của quan hàng không và vũ trụ NASA (National Aeronautics and Space Administration) quản lý

Dữ liệu thống kê về dân số, kinh tế xã hội, sử dụng đất được thu thập từ Tổng cục thống kê và cục thống kê thành phố Đà Nẵng

Luận văn cũng đã tham khảo nhiều đề tài nghiên cứu, dự án về các đặc điểm môi trường, kinh tế, lịch sử thành phố Đà Nẵng

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

13

Kết quả của luận văn là một phần đào tạo của đề tài BĐKH 32

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn bao gồm 3 chương cùng với phần Mở đầu, Kết luận, kiến nghị, Tài liệu tham khảo, phụ lục Dưới đây là tiêu đề các chương:

Chương 1: TỔNG QUAN

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 3: KẾT QUẢ

14

Chương 1 – TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương 1 là chương tổng quan tài liệu về các vấn đề nghiên cứu, trong đó bao gồm tổng quan về đô thị hóa trong bối cảnh Biến đổi khí hậu và khả năng thích ứng của một đô thị hiện nay Chương 1 cũng trình bày Đô thị Đà Nẵng cái nhìn từ lịch sử và những rủi ro của thành phố trước Biến đổi khí hậu

1.1 Đô thị hóa trong bối cảnh Biến đổi khí hậu

1.1.1 Đô thị hóa trong brong bối cảnh Biến đổi u

Thế giới hiện nay đang chứng kiến sự bùng nổ đô thị, bằng chứng là từ những năm

1950 chỉ có 30% dân số thế giới sống tại khu vực đô thị, nhưng cho tới những năm 2007, con số này đã chính thức vượt quá 50% [32] Như vậy, Liên hợp quốc ước tính mỗi ngày

có thêm 175 000 người trở thành cư dân đô thị, tức là tương đương mỗi ngày có thêm một

đô thị như là Besanco hay Santander được thành lập Minh chứng cho điều đó, số liệu thống kê cho thấy, năm 1960 toàn Thế giới mới chỉ có 15 đến 20 đô thị có quy mô dân số trên 2 triệu người, nhưng đến năm 2002 đã đạt tới 180 thành phố với tổng dân số lên tới

930 triệu người và hiện nay có tới 2/3 số đô thị lớn nằm ở các quốc gia đang phát triển [32]

Tốc độ đô thị hóa cũng đang đặc biệt gia tăng trong thời gian trở lại đây [64] Ở Nam Mĩ đã từng đạt tỷ lệ đô thị hóa cao tới 50% vào năm 1960 và 75% vào năm 2000, trong khi cũng cùng thời điểm đó ở Châu Á mức độ đô thị hóa lần lượt là 25% và 38% [32]Và theo dự kiến có 65% dân số tập trung ở khu vực đô thị vào năm 2025 , đến năm

2015 dân số đô thị ở các nước đang phát triển sẽ tăng từ 2 đến 2,9 tỷ người [64] Năm

1960, chỉ có một thành phố là Thượng Hải, có dân số 10 triệu người Năm 2000, có tới

450 thành phố trên toàn thế giới có dân số hơn một triệu Trong số này 50 thành phố có dân số lớn hơn 3,5 triệu và 25 thành phố có dân số lớn hơn 8 triệu

Đến năm 2010, đã có hơn 3,7 tỷ người là cư dân đô thị - người nhiều hơn dân số thế giới bốn thập kỷ trước đó Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng đến năm 2025 trên 60% dân số của Trái đất sẽ sống ở các khu vực đô thị Mức tăng trưởng này sẽ diễn ra ở các nước đang phát triển Bảng dưới đây so sánh sự thay đổi dân số giữa các thành phố của

15

các nước phát triển hơn và các nước đang phát triển Dân số ở các thành phố của các nước phát triển đã chững lại trong khi những người trong hầu hết các nước đang phát triển thì dân số vẫn tiếp tục tăng

Hình 1 1 : Dân số đô thị các nước thuộc tốp 10 các năm trên thế giới

1.1.2 Đô thị hóa ở Việt Nam

Hiện nay, theo báo cáo của Ngân hàng Thế giới cho thấy, kể từ khi đổi mới vào năm 1986, dân số đô thị Việt Nam đã bắt đầu tăng nhanh, và Việt Nam cũng đang ở những bước đầu tiên của đô thị hóa và sẽ sớm chuyển sang giai đoạn trung gian với tốc độ

đô thị hóa như hiện nay, hiện tại dân số đô thị Việt Nam chiếm 34% dân số toàn quốc, với tốc độ tăng trưởng khoảng 3.4%/năm [68] Trong thời gian gần đây, Liên Hợp Quốc đã

dự báo rằng đến năm 2040, dân số đô thị tại Việt Nam sẽ vượt quá dân số nông thôn [65]

Hình 1 2: Đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế ở Việt Nam so với các nước trong khu

vực

16

Đô thị có kết cấu điển hình đó là đô thị lõi được bao quanh bởi các vùng ngoại vi là đặc trưng đô thị Việt Nam [68], điển hình như ở miền Bắc, có Hà Nội và các vùng lân cận, ở Miền Nam có thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận Sự phân bố theo không

gian thể hiện chi tiết Hình 1 3:

Hình 1 3: Các vùng có những thay đổi về dân số đô thị từ năm 1999 đến 2009

Với tốc độ tăng trưởng đô thị là 4,1% trong thời kì 1999-2009 [28] làm cho không

gian đô thị càng được mở rộng (Hình 1 3), hai trung tâm đô thị lớn của Việt Nam là

thành phố Hà Nội ở miền bắc và thành phố Hồ Chí Minh ở miền nam Đây là các điểm trung chuyển của mạng lưới vận tải đa phương thức, gồm vận tải đường bộ, đường thủy nội địa, đường sắt và đường không Đà Nẵng nằm ở vị trí gần chính giữa, do đó cũng là một trung tâm kinh tế và cảng lớn Ba giao điểm này được kết nối với nhau bởi quốc lộ số

1 và tuyến đường sắt Bắc Nam chạy dọc theo bờ biển miền Trung

17

Ranh giới đô thị năm 1999 Ranh giới đô thị năm 2009

Hình 1 4: Sự mở rộng ranh giới đô thị ở Việt Nam trong thời kì 1999 – 2009

1.1.3 Biến đổi khí hậu và tác động đến đô thị Việt Nam

Theo công bố của Bộ Tài nguyên và Môi trường, kịch bản BĐKH cho Việt nam cho thấy đến cuối thế kỉ 21, nhiệt độ trung bình năm của Việt Nam tăng khoảng 1.6-2.2°C (kịch bản phát thải thấp B1) và nhiệt độ tăng 2.5-2.7°C ở kịch bản phát thải cao A2; lượng mưa năm tăng từ 6% ở kịch bản phát thải thấp đến 10% ở kịch bản phát thải cao; còn theo kịch bản nước biển dâng cho các khu vực ven biển Việt Nam thì vào cuối thế kỉ 21 mực nước dâng trong khoảng từ 49 – 64cm [2] Dựa trên các số liệu này, Chính phủ Việt Nam và bộ Tài nguyên Môi trường đã đưa ra những khuyến nghị cho các bộ ngành khác trong việc xây dựng các kế hoạch phát triển phù hợp với bối cảnh BĐKH của Việt Nam,

chú trọng đến tính bền vững và tính khả thi[1]

Các đô thị tập trung chủ yếu dọc theo vùng ven biển và các vùng đồng bằng Do

đó, hầu hết các đô thị khu vực đồng bằng và ven biển có mối nguy hại nghiêm trọng nhất

Những tác động đặc thù khu vực ven biển:

a) Thay đổi cơ cấu mùa nhiệt:

Một trong những tác động của biến đổi khí hậu gây ra đó là sự thay đổi cơ cấu mùa nhiệt, có những mùa đông nhiệt độ trung bình giảm rất thấp Điển hình là đợt rét đậm rét hại kéo dài tới 38 ngày từ ngày 14/01 đến ngày 20/02 năm 2008, cùng với đó là nhiệt độ trung bình xuống rất thấp (nhiệt độ trung bình ngày tại Hà Nội là 7,30C (ngày 01/02), tại

Sa Pa là -0,10C (ngày 14/02))

Điều đó làm cho việc áp dụng các mô hình không gian thoáng, có nhiều hướng thông gió sẽ là không thực sự thích hợp, không đảm bảo về nhiệt độ bên trong các công trình vào mùa đông Biến đổi khí hậu cũng là nguyên nhân khiến cho nhiệt độ tăng cao, nắng nóng gay gắt vào mùa hè Trong các năm trở lại đây, Hà Nội thường xuyên có các đợt nắng nóng gay gắt, nhiệt độ cao nhất lên đến 37-40 độ

Thời tiết nắng nóng trong mùa hè nói riêng cả năm nói chung tăng, đòi hỏi các giải pháp chống nóng cho các công trình nhà ở, nhất là các khu nhà cao tầng do phải tiếp xúc với bức xạ mặt trời nhiều, dẫn tới phải sử dụng các thiết bị làm mát như quạt, máy điều hoà không khí sẽ tăng lên đáng kể Do đó cần phải sử dụng nhiều vật liệu cách nhiệt hơn Nhiệt độ tăng cao cũng gây các tác động xấu đối với kết cấu của các công trình giao thông như gây biến dạng, cong vênh thường gặp hay lồi lõm ở các con đường

b) Mưa lớn và ngập lụt:

Mưa lớn là yếu tố gây cản trở việc thoát nước cho các đô thị và công trình xây dựng Theo kết quả quan trắc thời kỳ, trong vòng 60 năm qua, các đợt lũ lụt xảy ra tại Hà Nội trở nên thường xuyên hơn với tuần suất 5-7 năm/ lần Điển hình là trận mưa to bất thường vào cuối tháng 10/2008 Vào khoảng từ ngày 30 tháng 10 đến ngày 7 tháng 11

19

năm 2008, các trận mưa kéo dài dẫn đến tình trạng ngập lụt trên diện rộng tại Hà Nội Ghi nhận của Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia trong vòng 7 ngày, lượng mưa hơn 500

mm đo được ở Hà Nội và hơn 800mm tại Hà Đông

Biến đổi khí hậu dẫn đến tăng cường độ mưa, sẽ làm thay đổi lớn trong các giải pháp quy hoạch, thiết kế hệ thống thoát nước mưa Theo dự báo, vào cuối thế kỷ tới khả năng tiêu thoát nước bằng tự chảy đối với các đô thị, khu dân cư nằm ở đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long, các vùng thấp ven biển sẽ bị hạn chế rất nhiều thậm chí không còn Hà Nội, Nam Định, Hải Phòng, Cần Thơ và hầu hết các thị trấn thị xã ở đồng bằng sông Cửu Long đều phải dùng bơm tiêu, kèm theo đó là năng lượng điện sẽ tăng lên một cách đáng kể

Hệ thống đường sắt xuyên Việt và đường ô tô quốc lộ số 1 là tuyến giao thông huyết mạch chạy dọc theo chiều dài đất nước thường xuyên bị ách tắc do ảnh hưởng của

lũ lụt Cùng với sự tăng lên của các trận mưa lớn, hạn hán cũng có xu hướng tăng Nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của các công trình thuỷ điện như Hoà Bình, Thác Bà, Trị An, Đa Nhim…, ảnh hưởng không ít đến khả năng cấp nước cho các đô thị, suy giảm nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm

c) Nước biển dâng, triều cường

Theo thống kê từ báo cáo của Dự án Chiến lược quản lý đới bờ năm 2005, tổng số dân cư của các huyện ven biển trong cả nước là 18 triệu người, chiếm gần ¼ dân số, trong khi tổng diện tích của các huyện này chỉ chiếm có 16% diện tích của cả nước Với đường

bờ biển dài, hơn 50% dân số sinh sống ở khu vực ven biển sẽ chịu tác động trực tiếp của BĐKH nói chung và nước biển dâng nói riêng

Xâm nhập mặn còn ảnh hưởng lớn đến giao thông của thành phố.Theo nghiên cứu của ICEM (Trung tâm Quản lý môi trường Quốc tế), ngập úng làm hư hại đường sá, cầu cống, cản trở giao thông Tổ chức này dự kiến rằng sẽ có hơn một nửa nút giao thông hiện

có, 187km đường sắt, 33km đường ray, 36km đường xe điện ngầm ở TP.HCM sẽ bị ảnh hưởng bởi ngập úng bất thường vào năm 2050

20

Xâm nhập mặn ảnh hưởng đến cung cấp nước sạch cho đô thị Dự báo của IPCC,

¼ diện tích đồng bằng Bắc Bộ thấp hơn mực nước biển, làm diện tích xâm thực mặn có thể tăng lên đến 70% Các đô thị thuộc cửa sông chịu tác động của việc xâm nhập mặn theo dòng chảy của các con sông lớn (sông Hồng, sông Đáy, sông Thái Bình,…)

1.2 Khả năng Thích ứng của một đô thị với biến đổi khí hậu

1.2.1 Tại sao cần xây dựng một đô thị có khả năng thích ứng với BĐKH

Khi đô thị hóa càng phát triển mạnh, phần lớn dân số sẽ sống ở các thành phố Phúc lợi của con người ở khu vực thành thị dựa trên mạng lưới phức tạp của các tổ chức liên kết với nhau, cả về cơ sở hạ tầng và thông tin Thành phố tập trung các hoạt động kinh tế,

cơ hội và đổi mới [28, 61] Tuy nhiên, thành phố cũng là nơi tích tụ áp lực hay những chấn động có nguồn gốc kinh tế Trong thế kỉ 21, các áp lực ở quy mô toàn cầu như biến đổi khí hậu, dịch bệnh, biến động kinh tế v.v đang đặt ra các thách thức mới ở thành phố Quy mô đô thị ngày càng tăng do số lượng người sống ở các thành phố Cũng vì vậy rủi

ro cũng ngày càng khó lường do sự phức tạp của hệ thống thành phố và sự bất định liên quan đến nhiều mối đe dọa khác – đặc biệt là biến đổi khí hậu [61]

Đánh giá rủi ro và các biện pháp để giảm thiểu những rủi tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong quy hoạch đô thị [61, 85, 86] Ngoài ra, giới quản lý và chính quyền thành phố cần phải đảm bảo các chiến lược phát triển của mình và quyết định đầu tư nhằm vào nâng cấp khả năng ứng thích ứng của thành phố Trong bối cảnh đó hoạt động của các chính phủ cũng như các nhà tài trợ, các nhà đầu tư, các nhà hoạch định chính sách cần phải dựa trên sự hiểu biết chung về những gì giúp tạo nên một thành phố có khả năng thích ứng Điều này sẽ giúp chúng ta xây dựng và triển khai mô hình thành phố có khả năng thích ứng trên thực tế[86]

Khả năng thích ứng (KNTƯ) là một khái niệm bắt nguồn từ khoa học sinh thái để

mô tả khả năng của một hệ thống có thể duy trì hoặc phục hồi chức năng trong trường hợp chịu các tác động từ bên ngoài [78, 79]

Thích ứng với BĐKH bao gồm sự chủ động và các biện pháp giảm thiểu mức độ tổn thương của hệ thống tự nhiên và con người chống lại các ảnh hưởng hiện tại và ảnh

21

hưởng được dự báo trong tương lai do BĐKH [76] KNTƯ bao gồm khả năng của hệ thống và các hợp phần của hệ thống trong dự báo, hóa giải hoặc phục hồi một cách kịp

thời và hiệu quả sau khi bị tác động của các hiện tượng tai biến; là sự điều chỉnh trong hệ

thống tự nhiên và con người để ứng phó với các tác nhân khí hậu hiện tại và tương lai, như làm giảm những thiệt hại hoặc tận dụng các cơ hội có lợi; việc sử dụng các kỹ năng, nguồn lực, và cơ hội sẵn có để giải quyết, quản lý và khắc phục những điều kiện bất lợi, với mục tiêu là hoàn thành được nhiệm vụ cơ bản trong mục tiêu ngắn hạn và trung hạn [77] Khả năng này bao gồm cả việc bảo tồn, phục hồi, hoặc thay đổi cấu trúc và chức năng cơ bản của chính hệ thống

Thích ứng với BĐKH là một lựa chọn linh hoạt cho các đô thị bởi vì chúng được coi

là một hệ thống phức tạp phải liên tục ứng phó với hoàn cảnh thay đổi nhanh chóng hơn ở csc khu vực khác Các khái niệm về một thành phố có KNTƯ được áp dụng khi có những

đe dọa đến mức độ ổn định của đô thị Trong bối cảnh đó, KNTƯ đã giúp thu hẹp khoảng cách giữa giảm rủi ro thiên tai và ứng phó BĐKH Nó vượt ra ngoài khuôn khổ quản lý rủi ro thiên tai truyền thống là sự quản lý được dựa trên đánh giá rủi ro có liên quan đến các mối nguy hiểm cụ thể [78]

Các định nghĩa trên đều cho rằng KNTƯ của đô thị là năng lực phục hồi của đô thị khi gặp phải những khó khăn hay tai biến kể cả do BĐKH

1.2.2 Đô thị có khả năng thích ứng

Xét về góc độ khả năng ứng phó với BĐKH thì không thành phố nào giống thành phố nào nhưng mọi đô thị đều cần tăng cường năng lực thích ứng (NLTƯ) về bốn hợp phần chính: quản trị đô thị (QTĐT), cơ sở hạ tầng (CSHT) và môi trường, kinh tế và xã

hội, sức khỏe và phúc lợi xã hội [80] Trong đó, QTĐT được đánh giá thông qua các tiêu

chí về khả năng lãnh đạo và quản lý hiệu quả, khả năng trao quyền các bên liên quan, quy

hoạch phát triển tích hợp; sức khỏe và phúc lợi được đánh giá qua các tiêu chí tính dễ bị

tổn thương của cư dân phải là tối thiểu, đa dạng sinh kế và việc làm phải đươc đảm bảo,

đảm bảo an ninh đời sống và sức khỏe con người; kinh tế và xã hội bao gồm đoàn kết

cộng đồng và hỗ trợ lẫn nhau, ổn định xã hội và an ninh, khả năng tài chính và nguồn tài

chính dự phòng; CSHT và môi trường gồm khả năng giảm phơi bày vật lý, khả năng duy

và môi trường (khả năng giảm phơi bày, khả năng duy trì liên tục các dịch vụ quan trọng,

có khả năng truyền thông và phương tiện di chuyển đáng tin cậy); lãnh đạo và chiến lược (khả năng lãnh đạo và quản lý hiệu quả, khả năng trao quyền các bên liên quan, quy hoạch phát triển tích hợp) [80]

Một cách tiếp cận khác chỉ ra rằng một thành phố có khả năng ứng phó cần thiết phải triển khai nghiên cứu cần có sự tham gia của nhiều bên liên quan, với tính liên ngành nhằm giải quyết vấn đề BĐKH [75]

Hai khung đô thị trên đều chỉ ra rằng để một đô thị có KNTƯ với BĐKH cần phải

có sự kết hợp của nhiều yếu tố cốt lõi Tuy nhiên, các khung chưa đi sâu hơn vào từng chuyên mục và chưa xây dựng được bảng tiêu chí hay chỉ số cho từng yếu tố, chưa có các phương pháp thực hiện cụ thể

Khung lý thuyết về quy trình ra quyết định phục vụ quy hoạch giảm thiểu rủi ro nhấn mạnh bốn thành phần quan trọng trong công tác ứng phó với thiên tai: cơ sở kinh tế, quản lý, kinh tế và xã hội [81] Đồng thời, chú trọng đến quy hoạch sử dụng đất đô thị và tích hợp quy hoạch này với ba yếu tố thể chế, kinh tế và xã hội để ứng phó với BĐKH Quan hệ giữa đô thị hoá - BĐKH thể hiện trên các phương diện sau đây: Thứ nhất, khí hậu địa phương, khí hậu khu vực, hay khí hậu toàn cầu chắc chắn sẽ biến đổi trong

23

tương lai [76, 83] Thứ hai, BĐKH có thể ảnh hưởng tới khả năng đạt được các mục tiêu phát triển nói chung, phát triển đô thị nói riêng Trong Báo cáo Phát triển thế giới 2010 đã ghi chú: “Phát triển sẽ trở nên khó khăn hơn, không dễ dàng cùng với BĐKH” Thứ ba, các quyết định phát triển chính hiện nay ở các đô thị có mối quan hệ mật thiết lâu dài, cần tận dụng các cơ hội quan trọng để đưa ra biện pháp ứng phó, đồng thời có thể làm tăng hoặc làm giảm các rủi ro do thiên tai, BĐKH, có thể cường hoá hoặc làm giảm BĐKH Đầu tư cho công tác ứng phó có thể giúp tránh được khoản chi phí lớn chi trả cho việc xây dựng, phục hồi sau này Thứ tư, quy hoạch phát triển nói chung có tính đến ứng phó với các biến đổi trong tương lai có thể giúp thành phố đạt được PTBV và những lợi ích giảm thiểu rủi ro thiên tai, BĐKH Thứ năm, thích ứng không chỉ giảm thiểu BĐKH mà còn tăng cường các cơ hội tiếp cận tài chính khí hậu

1.3 Tổng quan ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu đô thị hóa

1.3.1 Trên thế giới

Đô thị phát triển với tốc độ nhanh như đã nói làm cho việc theo dõi thường xuyên trở nên khó khăn khi mà công tác cập nhập sử dụng đất chỉ được thực hiện 5 năm một lần [48] Để có thể có dữ liệu kịp thời trên diện rộng người ta thường sử dụng các vệ tinh quan sát Trái Đất và hiện nay có nhiều vệ tinh đang hoạt động và cung cấp một lượng lớn

dữ liệu ảnh viễn thám cho theo dõi lớp phủ Các dữ liệu này có tính năng đa phổ và có độ phân giải không gian khác nhau phù hợp cho nghiên cứu đô thị ở nhiều tỉ lệ và quy mô thời gian [35, 59] Việc tích hợp các thông tin thu nhận được từ ảnh vệ tinh, dữ liệu khác như các bản đồ, các dữ liệu thống kê KTXH, dữ liệu về BĐKH, các tài liệu quy hoạch hiện có để đánh giá quá trình đô thị hóa với các yếu tố tác động đến nó là nhiệm vụ phức tạp Giải pháp thường gặp trong các ứng dụng sử dụng dữ liệu đa nguồn gốc như nói trên

là tích hợp các dữ liệu này vào môi trường không gian và công cụ quan trọng để thực hiện công việc đó là hệ thống thông tin địa lý (GIS) [21, 49, 53] Phương pháp này khả dĩ cũng

có thể áp dụng cho các nghiên cứu đô thị ở Việt Nam trong đó có Đà Nẵng, Việt Nam Quá trình đô thị hóa nhanh chóng đã dẫn tới việc mất đất nông nghiệp diễn ra trên toàn Thế giới Ở Trung Quốc, rất nhiều các tác giả đã nghiên cứu quá trình đô thị hóa bằng cách tích hợp công nghệ viễn thám và GIS Ảnh vệ tinh Landsat cũng sớm được ứng dụng

24

trong nghiên cứu của H Xu và đồng nghiệp năm 1999 đã chỉ ra quá trình đô thị hóa nhanh chóng ở thành phố Phúc Thanh, Trung Quốc thể hiện qua 2 chỉ số chính đó là sự phát triển dân số và mở rộng về mặt không gian [71], về sự mất đất nông nghiệp do quá trình đô thị hóa bằng việc phân tích các chỉ số hình thái từ ảnh viễn thám [70] Ngoài ra quá trình đô thị hóa còn làm thay đổi không gian xanh bao gồm cả đất nông nghiệp trong

hệ sinh thái đô thị [70, 74] Các chỉ số đã chỉ ra rằng đất nông nghiệp bị mất đi, chuyển đổi và bị cô lập bởi quá trình đô thị hóa Sử dụng mô hình hồi quy không gian cho thấy sự thay đổi đất nông nghiệp có mối quan hệ với những chỉ báo đô thị hóa [56] Xu hướng sử dụng dữ liệu viễn thám trong nghiên cứu đô thị sản phẩm vệ tinh cảm biến đầu như Landsat MSS, Landsat TM, ETM hay SPOT HRV cũng xuất hiện nhiều trong nghiên cứu

ở Ấn Độ, Bangladesh, Trung Quốc [18, 42] Nghiên cứu được thực hiện năm 2011 ở Ai Cập của tác giá A.A Belal và F.S Moghanm ứng dụng ảnh viễn thám Landsat MSS năm

1972 và Landsat TM năm 2005 cũng cho thấy diện tích đô thị ở đồng bằng sông Nile tăng 7.17% chủ yếu do sự chuyển đổi từ diện tích đất nông nghiệp [16] Ở Thổ Nhĩ Kỳ, tác giả Selcuk REIS và đồng nghiệp cũng sử dụng công nghệ viễn thám (ảnh Landsat 5 TM và Landsat 7 TM+) để thực hiện nghiên cứu đô thị hóa thành phố Trabzon [57] Các nghiên cứu cho thấy khả năng ứng dụng Viễn thám nghiên cứu đô thị hóa bằng cách sử dụng các ảnh vệ tinh có từ quá khứ, việc sử dụng ảnh vệ tinh miễn phí như Landsat cũng được sử

dụng nhiều trong các công bố

Từ những ưu điểm của ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu đô thị hóa khu vực đô thị, tác giả cũng sử dụng phương pháp này cho nghiên cứu đô thị hóa thành phố Đà Nẵng thời kì từ năm 1989 đến năm 2013, qua đó làm cơ sở cho việc phân tích mối quan hệ đô thị hóa và khả năng thích ứng của thành phố trong bối cảnh Biến đổi khí hậu

1.4 Tổng quan đô thị Đà Nẵng

1.4.1 Đô thquan đông nhìn từ lịch sử

Thành phố Đà Nẵng thuộc Miền Trung Việt Nam, nằm ngay cửa sông Hàn là con

sông đổ vào vịnh Đà Nẵng (Hình 1 5) Giải cát lớn nối bán đảo Sơn Trà với cử sông Hội

An với vịnh Đà Nẵng đã tạo nên giải ven biển hướng Bắc Nam nối hai khu vực này lại

Sự ra đời của Thành phố Đà Nẵng gắn với sự biến mất của Cảng Hội An ở phía Nam Đà Nẵng

26

Hình 1 5: Bản đồ ven biển Đà Nẵng [62]

Đà Nẵng trở thành một thương cảng lớn từ thời Đại Việt vào năm 1835 Có thể coi đây là mốc đầu tiên của quá trình đô thị hóa Đà Nẵng Quá trình này gia tăng dưới thời Pháp từ 1888 với tên gọi là Tourane và được xem là một trong 5 thành phố cảng quan trọng ở Đông Dương lúc sau Hà Nội, Sài Gòn, Huế và Hải Phòng Tại đây, người Pháp đã tăng cường đầu tư về hạ tầng cảng, đường sắt, đường bộ, điện, nước cho đô thị nhằm gia

cố hệ thống thuộc địa tại Miền Trung Các nhà đô thị người Pháp đã xây dựng thành phố phía Tây của sông Hàn với 210 nhà từ 1923 đến 1929 [62]

Dân số đô thị tăng lên 36% từ năm 1921 đên 1936 (cụ thể từ 16 000 đến 25 000)

Số lượng người tỵ nạn đông đúc đến Đà Nẵng sau chiến tranh Đông Dương vào 1954 làm tăng dân số lúc đó lến 80 000[62] Giai đoạn này thành phố phát triển chủ yếu về tả ngạn

sông Hàn (Hình 1 6)

27

Hình 1 6: Sự phát triển đô thị Đà Nẵng từ năm 1921 đến năm 1936

Trong gian đoạn chiến tranh chống Mỹ (1965-1975) vành đai đô thị của Đà Nẵng

đã gia tăng và thành phố đã mở rộng đáng kể do sự gia tăng dân số Dòng di cư từ khu vực nông thôn về Đà Nẵng gia tăng mạnh trong chiến tranh Dân số thành phố tăng từ 148

000 năm 1964 lên đến một triệu vào năm 1975 Dòng người tỵ nạn mới đến chủ yếu từ Quang Nam đã định cư tại phía Bắc thành phố về phía biển và trên giải ven biển phía Đông Đó là khu có nhà cửa không ổn định [62] Trong gian đoạn này, thành phố đã thay vai trò của một thành phố cảng thương mại của thời kỳ thuộc Pháp thành một thành phố quân sự với sự hình thành các cơ sở hàng không và hàng hải Các hoạt động này tập trung

ở hữu ngạn sông Hàn và trong cả các khu phố tự phát

Giai đoạn 1975-1995 được đặc trưng bởi khung cảnh thống nhất đất nước.Tuy nhiên, đất nước lại bị cấm vận của Hoa Kỳ nên quá trình đô thị hóa ở Việt Nam có phần

bị chững lại cùng với chính sách đóng cửa của Việt Nam trong việc di chuyển và cư trú

Từ 1990, chính sách mở cửa và Đổi Mới được thực thi tại Việt Nam và điều này đã thực

sự thúc đẩy quá trình đô thị hóa Đà Nẵng cũng triển khai một chiến lược phát triển kinh

tế xã hội Quảng Nam - Đà Nẵng

Từ 1997, Đà Nẵng bắt đầu chuyển động theo hướng xây dựng đô thị lớn Điều này được tạo điều kiện bởi Đà Nẵng được thay đổi vai trò hành chính, trở thành thủ phủ của Quảng Nam-Đà Nẵng, trở thành đô thị loại một như Hà Nội, Hải Phòng và TP HCM Đà

28

Nẵng cũng trở thành trung tâm của Miền Trung Việt Nam Điều này dẫn đến các dự án xây dựng hạ tầng có quy mô lớn tại đây Du lịch và công nghiệp được xem là hai đầu tầu lớn trong phát triển kinh tế tại Đà Nẵng Dần dần Đà Nẵng được xem là thành phố tạo cán cân ở miền Trung so với hai thành phố ở hai đầu đất nước là Hà Nội và TP HCM[62] Giai đoạn 1990-2001 được đánh dấu bởi một pha tăng trưởng dân số Dân số Đà Nẵng đã tăng từ 568 300 lên 734 821 người, nghĩa là tăng 27% trong gian đoạn này Năm 2005, dân số đô thị của Đà Nẵng đã đạt 80% Con số này giữ nguyên cho đến 2010 Dự tính, đến 2020 dân số của Đà Nẵng sẽ lên đến 1 200 000 người (Chi cục Thống kê Đà Nẵng, 2001)

Thành phố đã có địa giới hành chính từ năm 1997 (Hình 1 7) và gồm 5 quận đô thị

(Hải Châu, Thanh Khê, Liên Chiểu, Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn) và năm 2005 đã thêm quận Cẩm Lệ nằm ở Tây Nam của thành phố Đà Nẵng có hai huyện Hòa Vang ở phía Tây và huyện Đảo Hoàng Sa ở ngoài khơi Biển Đông Thành phố có lãnh thổ 1255,53 km2 trong

đó sáu quận đô thị chỉ chiếm 162 km2, phần còn lại chủ yếu là đất của huyện Hòa Vang (737 km2), huyển Đảo Hoàng Sa chỉ có 305 km2 Tuy nhiên, dân số của Đà Nẵng lại tập trung ở 6 quận đô thị Lúc đó Hòa Vang chỉ chiếm 14% dân số Đà Nẵng

Hình 1 7: Sự thay đổi hành chính năm 2005 theo Nghị định 102/2005/NĐ-CP thành

lập Quận Cẩm Lệ - Tp Đà Nẵng

Trong quy hoạch Đô thị Đà Nẵng trong kế hoạch xây dựng Đà Nẵng đến năm 2010 dựa trên các yếu tố quy mô quốc gia và xuyên quốc gia Tận dụng vị trí địa lý và hành lang Đông tây của tiểu vùng Mekong mở rộng Vai trò của hệ thống hạ tầng và các công trình đô thị với sự mở rộng quốc lộ 1A, mở rộng sân bay Đà Nẵng, xây dựng hệ thống đại

29

lộ ven biển đã tạo nên cấu trúc mới cho quy hoạch Đà Nẵng, xây cảng Liên Chiểu, cải tạo hai bờ sông Hàn, nâng câp nhà ga trung tâm, mở rộng khu công nghiệp Hòa Khánh, Hòa Cam, An Đồn v.v đã tạo diện mạo mới cho Đà Nẵng và góp phần định hướng quy hoạch tương lai Các công trình này cũng tạo điều kiện cho việc quy hoạch 4 khu trung tâm ở Đà Nẵng: Trung tâm hành chính và thương mại (khu vực ĐN trung tâm cũ), Khu công nghiệp, Khu dịch vụ và Du lịch (Trung tâm đô thị Tây Bắc), Khu cảng công nghiệp (Trung tâm đô thị Đông) và Khu cửa khẩu hàng không, công nghiệp và dịch vụ (Trung

tâm đô thị Nam) (Hình 1 8)

Hình 1 8: Quy hoạch Đà Nẵng đến năm 2010

Tuy nhiên, trong lịch sử các nghiên cứu Đô thị Đà Nẵng và trong quy hoạch đô thị đến năm 2010, các vấn đề liên quan đến BĐKH của thành phố chưa được chú trọng đầu

tư Vì vậy, trong các nghiên cứu gần đây về Đô thị Đà Nẵng, đã bắt đầu cập nhật đến việc phát triển và xây dựng đô thị bền vững Ví dụ như, Việc nghiên cứu và đề xuất mô hình nhà chống chịu được với nước biển dâng và các nguy cơ bão lũ trước biến đổi khí hậu và thiên tai khí hậu trong nghiên cứu của nhóm tác giả Lê Toàn Thắng, 2013 Dự án nghiên cứu thích ứng với ngập lụt ở Đà Nẵng trong dự án liên kết bởi các tổ chức: UBND Đà Nẵng, NGOs và ACCCRN (Mạng lưới các thành phố châu Á thích ứng BĐKH)… Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa đặt Đà Nẵng trong bối cảnh phát triển đô thị và quy hoạch

sử dụng đất đô thị phù hợp trong tương lai

30

1.4.2 Rủi ro BĐKH tại Đà Nẵng

Trước các dự kiến BĐKH toàn cầu của IPCC, MONRE đã xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho toàn lãnh thổ Việt nam vào năm 2019 cập nhật năm 2011 dựa trên mô hình và kịch bản BĐKH của IPCC ở các mức phát thải khác nhau: Phát thải cao, phát thải trung bình, phát thải thấp Theo dự tính này, Đà Nẵng là tỉnh ven biển Miền Trung vì vậy

có những rủi ro do: Nhiệt độ trung bình tăng, lượng mưa tăng, Nước biển dâng dẫn đến hiện tượng ngập lụt Theo đó, Đà nẵng lượng mưa có thể tăng từ 1% từ năm 2020 đến 6% vào cuối thế kỉ 21, mực nước biển có thể dâng từ 8-9cm vào năm 2020 đên 61-74cm vào năm 2100 ở kịch bản phát thải trung bình Dân số Đà Nẵng nằm trong dân số Miền Trung

với 9% bị ảnh hưởng bởi nước biển dâng

Trong tình hình thực tế, nghiên cứu của tổ chức ISET cũng đã đưa ra bằng chứng cho thấy khu vực ven biển với cư dân nghèo định cư lâu năm ở Đà Nẵng cũng chịu những ảnh hưởng trực tiếp của các hiện tượng bão lũ [36], với cơ sở hạ tầng không đủ đáp ứng trước thiên tai nên đã ảnh hưởng trực tiếp đên cuộc sống và sinh kế của cư dân nơi đây

Nằm trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài “ Nghiên cứu và xây dựng mô hình đô thị ven biển có khả năng thích ứng với Biến đổi khí hậu (BĐKH.32)”, một loạt các nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến thành phố Đà Nẵng đã được nêu ra (các chuyên đề 2.11 đến 2.48) [10] cho thấy thành phố Đà Nẵng đang bị những tác động và ảnh hưởng của BĐKH biểu hiện qua ảnh hưởng các tai biến:

Đề tài đã kết luận: Trong giai đoạn 1960-2012 Đà Nẵng chịu ảnh hưởng trực tiếp của 35 cơn bão, trong đó bão thường chiếm tỷ lệ nhiều nhất 37%, bão mạnh 34%, bão rất mạnh 17% và ít nhất là áp thấp nhiệt đới 12% Mùa bão trong khu vực kéo dài từ tháng

IV đến tháng XI Bão tập trung nhiều nhất vào tháng IX, chiếm 40% tổng số cơn bão trong năm và tháng X chiếm 20% Từ năm 1960 đến 2012, số lượng bão hoạt động trong khu vực có xu thế suy giảm đáng kể, từ 10 cơn/ thập niên còn 5 cơn/ thập niên Cường độ bão cũng thay đổi, không theo quy luật rõ ràng

Một nghiên cứu khác trong chuyên đề đánh giá hiện trạng và tai biến xói lở bờ biển, sạt lở bờ sông và bồi lắng cửa sông ven biển cũng cho thấy 1) Về hiện trạng sạt lở

bờ sông Tai biến sạt lở bờ sông đã xảy ra và diễn biến phát triển rất phức tạp trên địa bàn

31

thành phố Đà Nẵng Trên toàn thành phố đã diễn ra 74 điểm sạt lở bờ sông có quy mô lớn nhỏ khác nhau Trong đó có tới 20 khối trượt có quy mô từ lớn đến rất lớn Phần lớn các điểm sạt lở bờ sông diễn ra trên trầm tích bở rời của các bãi bồi hoặc thềm cao 2) Sơ đồ phân vùng cảnh báo nguy cơ sạt lở chia thành 4 nhóm: ổn định, có khả năng sạt lở yếu, có khả năng sạt lở TB và có khả năng sạt lở mạnh 3) Về hiện trạng và nguy cơ bồi lắng cửa sông ven biển: khu vực của sông Cu Đê đang bị bồi lắng nghiêm trọng, quá trình bồi lắng của sông còn diễn ra mạnh hơn nữa Tại cửa sông Hàn quá trình bồi lắng với tốc độ trung bình sẽ diễn ra trong giới hạn của kè bẫy vật liệu, phần còn lại bồi lắng yếu

Về Hạn hán ở thành phố Đà Nẵng: Tai biến hạn hán phân bố trên toàn bộ thành phố nhưng diễn ra nghiêm trọng và chịu ảnh hưởng nhiều nhất tại các vùng miền núi huyện Hòa Vang (xã Hòa Bắc và Hòa Phú) và một số vùng ven biển đang trong quá trình

đô thị hóa (phường Hòa Hiệp Bắc, quận Liên Chiểu; phường Hòa Xuân, quận Cẩm Lệ) Hạn hán thường xảy ra vào mùa khô từ tháng I đến tháng VIII hàng năm đã tác động lên các hoạt động sản xuất gây thiếu nước sinh hoạt và nước canh tác ở xã Hòa Bắc, suy giảm chất lượng đất, làm thay đổi hoặc mất sinh kế của người dân tạo ra nhiều xung đột xã hội

ở phường Hòa Hiệp Bắc, Hòa Xuân, cường hóa nguy cơ cháy ở xã Hòa Phú Các tiêu chí được lựa chọn cho đánh giá nguy cơ hạn hán bao gồm: lượng mưa, lượng bốc hơi, chế độ thủy văn (lưu lượng dòng chảy, mật độ sông suối), thảm thực vật, địa hình (độ dốc), và mực nước ngầm Dựa trên các tiêu chí được lựa chọn nguy cơ hạn hán được đánh giá sơ bộ phân thành 3 vùng: vùng có nguy cơ hạn hán nặng phân bố ở Hòa Hiệp Bắc (Liên Chiểu), Hòa Xuân, Hòa Quý (Cẩm Lệ), Hòa Bắc, Hòa Phú (Hòa Vang), vùng cơ nguy cơ hạn hán trung bình phân bố ở dải ven biển từ Nam bán đảo Sơn Trà đến Ngũ Hành Sơn, phía bờ hữu sông Hàn và sông Cầu Biện, bờ hữu sông Cầu Đỏ đến ven sông Cầu Biện, từ xã Hòa Phong đến Ngũ Hành Sơn; Hòa Liên, Hòa Nhơn (Hòa Vang); Hòa Thọ Tây (Cẩm Lệ) và vùng có nguy cơ hạn hán nhẹ phân bố ở khu vực quận Thanh Khê, Hải Châu, ven biển từ Ngũ Hành Sơn đến Sơn Trà, ven biển Liên Chiểu, ven sông Túy Loan

32

Chương 2 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 trình bày các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn: nghiên cứu đô thị hóa sử dụng viễn thám và GIS, phương pháp phân loại ảnh vệ tinh và thực nghiệm phân loại ảnh vệ tinh thành phố Đà Nẵng, phương pháp phân tích hồi quy đa biến

để phân tích mối quan hệ của Đô thị hóa và khả năng thích ứng của thành phố

2.1 Dữ liệu nghiên cứu và phân loại ảnh vệ tinh bằng phương pháp phân loại dựa trên đối tượng

2.1.1 Dữ liệu nghiên cứu

Trong luận văn học viên đã sử dụng các ảnh Landsat TM, ETM, 8 là các ảnh được thu trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại

Thành phố Đà Nẵng nằm trong 2 cảnh ảnh Landsat 124-049 và 125-059 như trình bày ở hình và bảng dưới đây:

Bảng 2 1: Dữ liệu ảnh Landsat sử dụng trong luận văn

33

Hình 2 1: Vị trí thành phố Đà Nẵng trong sơ đồ ảnh Landsat Việt Nam

Các đặc điểm đặc trưng của ảnh Landsat TM, ETM và Landsat 8

Bảng 2 2: Đặc điểm ảnh vệ tinh Landsat

Đặc điểm ảnh vệ tinh Landsat TM

Tên kênh ảnh Bước sóng Độ phân giải không gian (m)

Đặc điểm ảnh vệ tinh Landsat ETM

Tên kênh ảnh Bước sóng Độ phân giải không gian (m)

Đặc điểm ảnh vệ tinh Landsat ETM

Tên kênh ảnh Bước sóng Độ phân giải không gian (m)

34

2.1.2 Phân loại ảnh vệ tinh bằng phương pháp phân loại dựa trên đối tượng

Phân loại là kỹ thuật chiết tách thông tin phổ biến nhất trong viễn thám Trong không gian ảnh, một đơn vị phân loại được định nghĩa là một đoạn ảnh được dùng làm quyết định phân loại Một đơn vị phân loại có thể là một pixel, một nhóm các pixel lân cận hoặc cả ảnh Trong phân loại đa phổ truyền thống, các lớp được sắp xếp chỉ dựa trên dấu hiệu phổ của đơn vị phân loại Trong phân loại theo ngữ cảnh, bên cạnh việc sử dụng các thông tin phổ của đơn vị phân loại, người ta còn sử dụng cả các thông tin về thời gian, không gian và các thông tin liên quan khác Thông thường, đó là pixel được sử dụng làm đơn vị phân loại [3]

Phân loại ảnh có hai phương pháp: 1- có kiểm định: sử dụng các mẫu phân loại và 2- không kiểm định: chia ảnh thành các nhóm phổ và gộp các nhóm có giá trị phổ giống

nhau lại Để hiểu rõ sự khác biệt giữa phân loại có kiểm định và không có kiểm định, ta cần biết đến hai khái niệm: lớp thông tin và lớp phổ:

Lớp thông tin (Information Class): lớp đối tượng được người phân tích ảnh xác

định liên quan đến các thông tin được chiết tách từ ảnh viễn thám

Lớp phổ (Spectral Class): lớp bao gồm các vectơ có giá trị xám độ tương tự nhau

trong không không gian đa phổ của ảnh vệ tinh

ưu, chứa nhiều thông tin về đối tượng nghiên cứu nhất, đồng thời cũng là cơ sở để phân tích nghiên cứu các tính chất của đối tượng và phân tách chúng

Hình 2 2: Sơ đồ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên[13]

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố của ngoại cảnh cũng như bản thân các đối tượng đó Do đó, các đối tượng khác nhau sẽ có

khả năng phản xạ phổ khác nhau Hình 2 2

Trong từng nhóm đối tượng như đất, nước, thực vật Mỗi nhóm có đặc điểm phản xạ phổ chung, ví dụ: nhóm thực vật phản xạ mạnh từ kênh đỏ trong dải nhìn thấy, nước bị hấp thụ từ kênh đỏ Tuy nhiên từng đối tượng cụ thể khả năng phản xạ phổ khác nhau Ví

dụ, trong nhóm đất, các loại đất phụ thuộc vào bản chất hóa lý của đất, hàm lượng hữu cơ, thành phần cơ giới Khi tính chất của đối tượng thay đổi thì đường cong phổ phản xạ cũng bị biến đổi theo Trong một vài trường hợp nhất định, khả năng phản xạ của các đối tượng

36

khác nhau lại giống nhau Khi đó, chúng ta rất khó hoặc không thể phân biệt được các đối tượng này, nghĩa là bị lẫn Đây là một trong những hạn chế của ảnh vệ tinh Vì vậy, thông tin do các dữ liệu viễn thám cung cấp cần phải đi kèm với một số thông tin khác để chính xác hoá bản chất của đối tượng [7]

Đặc điểm ảnh vệ tinh

Các thông số quan trọng nhất đặc trưng cho thông tin của một ảnh vệ tinh bao gồm

độ phân giải không gian, độ phân giải phổ, độ phân giải thời gian và độ phân giải bức xạ

- Độ phân giải không gian: cho biết đối tượng nhỏ nhất mà có thể phân biệt được

trên ảnh

- Độ phân giải phổ: là độ rộng hẹp của khoảng bước sóng Khoảng bước sóng càng

hẹp thì tính chất phản xạ phổ của đối tượng càng đồng nhất

- Độ phân giải thời gian: là khoảng thời gian, vệ tinh quay lại và chụp lại vùng đã

chụp Với khoảng thời gian lặp lại càng nhỏ thì thông tin thu thập càng nhiều

- Độ phân giải bức xạ (radiometric resolution): là khả năng lượng tử hóa thông tin

bức xạ của các đối tượng được các bộ cảm lượng tử dưới dạng đơn vị thông tin trong dữ liệu (ví dụ ảnh 8 bit, 16 bit )

Ngoài ra, số lượng kênh ảnh cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thông tin thu nhận trên ảnh viễn thám Ảnh được thu càng nhiều kênh thì càng có nhiều thông tin về đối tượng thu được [3, 13]

2.1.2.2 Các kênh chỉ số dùng để phân loại

Các kênh chỉ số được dùng để hỗ trợ cho việc tách chiết các đối tượng trên ảnh viễn thám tốt hơn Ngoài việc sử dụng các kênh phổ thì học viên còn sử dụng thêm các kênh chỉ số để phân loại cả hai ảnh Landsat TM, ETM, 8 Các kênh chỉ số này được tính

từ các kênh phổ của ảnh viễn thám

Nhóm chỉ số thực vật: NDVI, VI Công thức tính chỉ số thực vật đều dựa vào đặc trưng phản xạ phổ của thực vật ở dải sóng màu đỏ và dải cận hồng ngoại Bởi tại các dải

R NIR NDVI







trong đó: NIR: phản xạ vùng cận hồng ngoại, R: phản xạ vùng sóng đỏ Giá trị

NDVI dao động trong khoảng [72]

- VI (Vegetation Index)

- Giá trị của VI dao động trong khoảng (0,30)

Nhóm chỉ số đất: NDBI, UI Các chỉ số này cho phép lọc được những khu đất xây dựng Và chỉ dùng được cho ảnh Landsat TM và ETM

- NDBI (Normalized Difference Built-up Index):

45

B B

B B NDBI

- UI (Urban index): 1,0 *100

47

47

B B

B G LSWI





2.1.2.3 hân loại dựa trên

a) Phương pháp phân loại dựa trên đối tượng

Phương pháp phân loại truyền thống dựa trên các điểm ảnh (pixel) được coi là có hiệu quả đối với những ảnh viễn thám có độ phân giải thấp và trung bình Tuy nhiên, khi

xử lý các ảnh có độ phân giải không gian cao và rất cao như Quickbird, WorldView,

R NIR

VI 

Phân loại dựa trên đối tượng được phát triển từ những năm 1970, với những ưu thế

rõ rệt so với phân tích dựa trên pixel Phương pháp này không chỉ dựa vào đặc điểm phổ phản xạ của đối tượng phân loại mà còn sử dụng những thông tin khác như cấu trúc, kích thước và hình dạng [38, 45, 47] Ngoài ra, sự phát triển của công nghệ tính toán đã góp phần làm hoàn thiện hơn phương pháp này qua khả năng tích hợp với các dữ liệu chuyên

đề cũng như kiến thức chuyên gia [20, 51, 59, 73] (mô hình số độ cao, bản đồ địa chất, bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ sử dụng đất…[40]

Quá trình phân loại dựa trên đối tượng bắt đầu từ việc phân mảnh ảnh thành các đoạn ảnh (segment) thông qua thuật toán gộp các pixel lân cận có mức độ đồng nhất về đặc điểm phổ và về phân bố không gian [51, 55] mà mắt người có thể nhận biết được Đối tượng ảnh (object) là đơn vị nhỏ nhất trong ảnh, mỗi đối tượng là một nhóm các pixel tương tự về kích thước, hình dạng, mối quan hệ sinh thái và địa lý của các đối tượng trên ảnh và các đối tượng này ở thực tế [22] Do khả năng tích hợp các thông tin chuyên đề và kiến thức chuyên gia, phương pháp phân loại dựa trên đối tượng còn được gọi là phân loại dựa trên tri thức, và các lớp phân loại được nhận biết theo quy tắc phân cấp Ở những mức phân loại đơn giản, người ta có thể sử dụng thuật toán Maximum likelihood và Nearest neighbor [33] Tuy nhiên, ở các mức phân loại phức tạp (cấp cao hơn), các thông tin về mối quan hệ không gian được bổ sung bên cạnh giá trị phổ của các pixel [51]

Các thông số để phân loại dựa trên đối tượng bao gồm: đặc trưng phổ của dữ liệu viễn thám; tỷ lệ phân đoạn ảnh phù hợp [30, 47]; mối quan hệ của các đoạn ảnh với xung quanh (context); mối liên hệ có tính phân cấp giữa các đối tượng; tính bất định (uncertainty) của các dữ liệu viễn thám, dữ liệu chuyên đề và khái niệm mờ (fuzzy concept) Tùy theo đặc điểm hiện trạng sử dụng đất của khu vực nghiên cứu và mục đích