Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu đã sử dụng viễn thám, GIS và các chỉ số trắc lượng cảnh quan trong phân tích biến động cấu trúc không gian xanh (KGX) của thành phố Huế giai đoạn 2001-2016.
Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Trái đất Môi trường; ISSN 2588-1183 Vol 128, No 4A, 2019, P 5-19; DOI: 10.26459/hueuni-jese.v127i4A.5173 ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỘNG CẤU TRÚC KHÔNG GIAN XANH Ở THÀNH PHỐ HUẾ GIAI ĐOẠN 2001 - 2016 Nguyễn Bắc Giang1*, Hà Văn Hành1, Đỗ Thị Việt Hương1, Phạm Văn Cự2 Trường Đại học Khoa học Huế, Đại học Huế Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tóm tắt: Nghiên cứu sử dụng viễn thám, GIS số trắc lượng cảnh quan phân tích biến động cấu trúc khơng gian xanh (KGX) thành phố Huế giai đoạn 20012016 Ảnh viễn thám Landsat đa thời gian sử dụng để chiết xuất loại hình khơng gian xanh: đất nơng nghiệp, xanh chuyên biệt, mặt nước, công viên, dải xanh đất rừng năm 2001, 2005, 2010 2016 theo phương pháp định hướng đối tượng với độ xác tổng thể 80% hệ số Kappa năm mức 0,78 Các số trắc lượng cảnh quan cấp độ cảnh quan cấp độ lớp phủ (CA, NP, PD, PLAND, TE, ED AREA_CV, LPI, AWMPFD, LSI, PROX_MN, IJI, CONTAG, SHDI, SHEI) sử dụng để lượng hóa đặc điểm cấu trúc cảnh quan cho loại hình khơng gian xanh Kết cho thấy loại hình KGX xanh chuyên biệt chiếm chủ yếu cảnh quan đô thị Huế (50%) Trong vòng 16 năm, số trắc lượng cảnh quan có thay đổi phức tạp, thể qua loại hình KGX ngày bị thu hẹp, phân tán chia nhỏ phát triển nhanh chóng q trình thị hóa Cụ thể số lượng khoanh vi cảnh quan giảm từ 215 năm 2001 xuống 129 mảng năm 2016 Kết nghiên cứu sở phục vụ quy hoạch phát triển KGX hướng đến phát triển bền vững đô thị Huế Từ khóa: cấu trúc cảnh quan, số trắc lượng cảnh quan, không gian xanh, thành phố Huế, Landsat Mở đầu Khơng gian xanh (KGX) đóng vai trò quan trọng phát triển bền vững đô thị thông qua cung cấp chức không gian cho dịch vụ hệ sinh thái Nhiều công trình nghiên cứu giá trị KGX việc cung cấp dịch vụ môi trường (giảm ô nhiễm môi trường không khí, nước, giảm tăng nhiệt độ điều hòa vi khí hậu thị); trì bảo tồn hệ sinh thái; chức tâm lý (giảm căng thẳng, cung cấp cảm giác n bình) lợi ích xã hội (cung cấp nơi thư giãn, gặp gỡ, nghỉ ngơi cho người dân) Tuy nhiên, xu thị hóa tồn cầu, biểu rõ rệt chuyển đổi mục đích sử dụng đất/lớp phủ bề mặt mặt thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, mặt khác chuyển đổi làm thay đổi cấu trúc không gian sử dụng đất/lớp phủ bề mặt, phân mảnh cảnh quan đô thị suy giảm tính kết nối mảng xanh đô thị Sự phân mảnh * Corresponding: ngbgiang@hueuni.edu.vn Ngày gửi: 9-4-2019; Hoàn thành phản biện: 02-5-2019; Nhận đăng: 23-5-2019 Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 hay thay đổi cấu trúc KGX dẫn đến làm giảm chất lượng môi trường sống người dân đô thị [1] Trong năm gần đây, việc tích hợp liệu viễn thám, hệ thống thông tin địa lý số trắc lượng cảnh quan (TLCQ) cho thấy tính hiệu phân tích biến đổi cấu trúc KGX theo không gian thời gian [2, 3] Các kết nghiên cứu cấu trúc cảnh quan, tính phân mảnh cảnh quan tác động trình thị hóa làm sở hỗ trợ cơng tác quy hoạch, bảo tồn phát triển KGX đô thị [4, 5, 6] Huế đô thị trung tâm tỉnh Thừa Thiên Huế nằm miền Trung Việt Nam, tổ chức UNESCO công nhận Di sản Văn hố Thế giới năm 1993, tơn vinh "Thành phố văn hóa ASEAN" "Thành phố bền vững môi trường ASEAN" năm 2004 Tuy nhiên, trước bùng nổ thị hóa đặt nhiều thách thức cho Huế việc giữ gìn phát triển cảnh quan môi trường Sự mở rộng đô thị, hình thành hàng loạt khu thị làm chuyển đổi mục đích loại hình sử dụng đất gây tác động gia tăng bề mặt không thấm làm cho khả thấm nước bề mặt đô thị giảm gây nên tượng gia tăng dòng chảy mặt thị; dẫn đến ngập lụt, úng nước mùa mưa Nhiều diện tích đất nông nghiệp bị suy giảm, hầu hết hồ phía Nam bị thu hẹp hay san lấp, làm phá vỡ cấu trúc KGX thị Trong đó, thành phố Huế định hướng phát triển thành đô thị xanh, thông minh, bền vững Nghiên cứu tiến hành nhằm lượng hóa thay đổi cấu trúc KGX thơng qua tích hợp liệu viễn thám, GIS số TLCQ, từ có sở phục vụ quy hoạch phát triển KGX hướng đến phát triển bền vững thị Huế Hình Vị trí khu vực nghiên cứu jos.hueuni.edu.vn Vol 128, No 4A, 2019 Dữ liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Dữ liệu Dữ liệu sử dụng nghiên cứu bao gồm ảnh viễn thám Landsat đa thời gian với độ phân giải không gian 30 m x 30 m tải miễn phí từ trang web (http://earthexplorer.usgs.gov) Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) (Bảng 1) Hầu hết cảnh lựa chọn có độ che phủ mây < 10% đảm bảo cho công tác giải đoán ảnh Các ảnh viễn thám nắn chỉnh hình học, tham chiếu hệ tọa độ VN2000 cắt theo ranh giới hành dựa sở liệu GIS địa hình thành phố Huế tỷ lệ 1:10000 Bảng Thông tin liệu ảnh viễn thám sử dụng phân tích TT Vệ tinh Landsat Mã ảnh Thời điểm thu nhận Độ che phủ mây (%) Landsat ETM+ SLC on LE71250492001153SGS00 02/06/2001, 10:02:22 2,1 Landsat ETM+ SLC off LE71250492005100EDC00 10/04/2005, 10:04:51 7,0 Landsat ETM+ SLC off LE71250492010226SGS00 14/08/2010, 10:04:51 4,2 Landsat OLI&TIRS LC81250492016171LGN00 03/07/2016, 10:12:22 1,2 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp khảo sát thực địa: Đề tài tiến hành khảo sát 150 điểm mẫu giải đoán, chụp ảnh định vị GPS tồn khu vực phục vụ cho q trình kiểm chứng kết giải đoán ảnh viễn thám - Phương pháp viễn thám GIS: Trong đó, giải đốn ảnh viễn thám với phân loại định hướng đối tượng sử dụng để phân loại ảnh viễn thám, bao gồm hai giai đoạn phân mảnh ảnh phân loại ảnh dựa quy tắc tính toán từ số: Thuật toán giá trị ngưỡng phân loại Phân mảnh ảnh dựa vào thông số kích thước, độ đồng nhất, độ chặt, màu sắc, hình dạng Ảnh sau phân mảnh phân loại theo phương pháp phân loại mờ dựa chức kỹ thuật thành phần, phân loại chọn mẫu chọn để áp dụng nghiên cứu [7] Giai đoạn phân mảnh ảnh hỗ trợ phần mềm eCognition Hệ thống phân loại lớp phủ ảnh giải đoán xác định dựa xem xét tính khả thi khai thác liệu Landsat giá trị sử dụng cho phân tích cấu trúc KGX bao gồm loại: đất nông nghiệp, đất công trình, xanh chun biệt, đất trống, mặt nước, cơng viên, dải xanh, đất rừng Trong đó, có loại hình lớp phủ KGX sử dụng cho phân tích biến động cấu trúc là: Đất nông nghiệp, xanh chuyên biệt, mặt nước, công viên, dải xanh, đất rừng Công tác tiền xử lý ảnh sau phân loại ảnh thực phần mềm ArcGIS Việc Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 đánh giá độ xác phân loại ảnh dựa phân tích tiêu độ xác tổng thể (Overall Accuracy) số thống kê Kappa (κ) Giá trị hệ số Kappa thường nằm 1, k ≥ 0,8 có độ xác cao, 0,4 ≤ k ≤ 0,8 có độ xác trung bình k ≤ 0,4 độ xác thấp [8] - Phương pháp lượng hóa số trắc lượng cảnh quan: Dựa phân tích hiệu số TLCQ nghiên cứu tác động mở rộng đô thị đến cấu trúc KGX số cơng trình trước [5, 9], nhóm số TLCQ lựa chọn tính tốn cho cấp độ cảnh quan (landscape) cấp độ lớp phủ (class) số loại hình KGX bao gồm: Lớp độ đo kích thước, mật độ: NP, PD,ED, AREA_CV, LPI, CA; Lớp độ đo hình dạng: AWMPFE, LSI; Lớp độ đo cách ly, lân cận: PROX_MN; Lớp độ đo lan truyền, rải rác: IJI, CONTAG, TE lớp độ đo phi không gian: SHDI, SHEI (Bảng 2) Các số tính tốn dựa phần mềm FRAFSTATS 3.3 [10] - Phương pháp phân ngưỡng mức độ biến đổi cấu trúc KGX: Từ 14 số trắc lượng cảnh quan tính tốn, 11 chí số có ngưỡng giá trị xác định có tác động lớn đến cảnh quan đô thị lựa chọn phân tích phân ngưỡng mức độ biến động qua thời gian làm sở cho việc đề xuất số kiến nghị trình quy hoạch phát triển thành phố Các số đánh giá theo thang bậc tương ứng với mức: thấp, trung bình, cao, cao phân cấp theo khoảng cách Bảng Các số trắc lượng cảnh quan (TLCQ) [10] Chỉ số Ý nghĩa CA (Diện tích cảnh quan) Mô tả mức độ phát triển kiểu lớp phủ NP (Số khoanh vi cảnh quan) Thể mức độ phân chia cảnh quan thành Đơn vị # khoanh vi khác (mức phân mảnh) PD (Mật độ khoanh vi cảnh quan) Cho biết số lượng khoanh vi cảnh quan toàn 1/ha cảnh quan, xem xét mức độ phân mảnh cảnh quan PLAND (Tỷ lệ lớp cảnh quan) Thể tỷ lệ khoanh vi cảnh quan so với toàn % cảnh TE (Tổng chiều dài cạnh cảnh Tổng chiều dài tất cạnh cảnh quan m quan) ED (Mật độ đường biên ) Mức độ phân mảnh lớn cảnh quan m/ha AREA_CV (Hệ số biến đổi kích thước Phản ánh phân mảnh cảnh quan # khoanh vi ) jos.hueuni.edu.vn Vol 128, No 4A, 2019 Chỉ số LPI (Phần trăm mảnh lớn nhất) Ý nghĩa Đơn vị Phần trăm mảnh lớn cảnh quan LPI % = 100 cảnh quan tạo mảnh đất AWMPFD (Mức độ phức tạp hình Chỉ số đo đạc mức độ phức tạp hình dạng dạng mảnh) mảnh Các mảnh có kích thước lớn có xu hướng # phức tạp mảnh nhỏ LSI (Tỷ lệ chu vi cảnh quan) Tỷ lệ chu vi cảnh quan tổng diện tích cảnh quan LSI tăng số cạnh mảnh tăng hay phức tạp hình dạng mảnh tăng PROX_MN (Chỉ số lân cận) Mức độ phân mảnh cảnh quan # IJI (Mức độ tách biệt liền kề) Chỉ số đo đạc mức độ tách biệt liền kề % mảnh IJI tăng mảnh đặt cạnh hay mức độ liền kề tăng CONTAG (Chỉ số lan truyền) Mức độ lan truyền tối đa số loại % khoanh vi định (lớp phủ), xem xét cảnh quan mở rộng theo cách co cụm hay hợp nhóm SHDI (Chỉ số đa dạng) Mức độ đa dạng cảnh quan # SHEI (Chỉ số Shannon ) Mức độ phân bố cảnh quan # Quy trình nghiên cứu thực theo bước sau: Hình Quy trình nghiên cứu biến động cấu trúc KGX thành phố Huế giai đoạn 2001-2016 Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 Kết thảo luận 3.1 Sự phân bố các loại hình khơng gian xanh qua năm Dựa sở hệ thống phân loại KGX xác định, tham số cho phân mảnh ảnh kiểm tra chạy thử nhiều lần, kết phân mảnh ảnh năm 2001, 2005, 2010 2016 theo hai cấp độ tương ứng bảng Nghiên cứu sử dụng ảnh số số nước bề mặt (Land surface water index - LSWI), số đất đô thị (Urban index -UI), Chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa (Normalized Difference Vegetation Index - NDVI), giá trị trung bình kênh phổ (Mean layer), khác biệt lớn kênh ảnh (Maximum difference between bands) để phân ngưỡng đối tượng lớp phủ bề mặt Bảng Các cấp độ phân mảnh ảnh Landsat năm 2001, 2005, 2010 2016 Mức độ phân mảnh Thông số 2001 2005 2010 2016 Tỷ lệ (scale) 10 10 10 50 Hình dạng (shape) 0,3 0,3 0,2 0,9 Độ chặt (compactness) 0,5 0,5 0,5 0,5 5 5 Cấp độ Khác biệt quang phổ Cấp độ (Spectral difference) Kết đánh giá độ xác phân loại ảnh năm cho thấy độ xác tổng thể năm 80% hệ số Kappa năm mức trung bình đến cao cho thấy có độ tin cậy cao đưa vào phép phân tích cấu trúc cảnh quan (bảng 4) Bảng Hệ số Kappa độ xác phân loại tổng thể phân loại ảnh Năm 10 Độ xác phân loại tổng thể (Overall classification accuracy) Hệ số Kappa tổng thể 2001 84,66% 0,81 2005 83,33% 0,80 2010 82,00% 0,78 2016 85,33% 0,82 jos.hueuni.edu.vn Vol 128, No 4A, 2019 Diện tích cấu loại hình KGX thành phố Huế qua năm 2001, 2005, 2010 2016 thể hình bảng (a) (b) (c) (d) Hình Bản đồ phân bố loại hình KGX thành phố Huế qua năm (a) 2001 (b) 2005 (c) 2010 (d) 2016 Bảng Diện tích tỷ lệ loại hình lớp phủ thị Huế năm 2001, 2005, 2010 2016 Năm 2001 Lớp phủ Diên tích (ha) Năm 2005 Năm 2010 Năm 2016 % Diên tích (ha) % Diên tích (ha) % Diên tích (ha) % Đất nơng nghiệp 1235,43 17,34 1199,52 16,64 1125,27 15,80 1087,47 15,27 Đất cơng trình 1302,57 18,29 1899,7 26,35 2051,91 28,81 2298,92 32,27 Cây xanh chuyên biệt 3624,21 50,88 3148,88 43,68 3026,97 42,50 2823,84 39,64 Đất trống 40,77 0,57 10,53 0,15 4,41 0,06 13,86 0,19 Mặt nước 506,43 7,11 568,35 7,88 517,86 7,27 489,74 6,88 11 Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 Năm 2001 Lớp phủ Diên tích (ha) Năm 2005 % Diên tích (ha) Năm 2010 Diên tích (ha) % Năm 2016 Diên tích (ha) % % Cơng viên 46,44 0,65 35,43 0,49 47,52 0,67 54,18 0,76 Dải xanh 21,15 0,30 14,85 0,21 15,66 0,22 15,66 0,22 Đất rừng 346,23 4,86 331,83 4,60 333,45 4,68 339,57 4,77 Tổng 7123,23 100,0 7209,09 100,00 7123.05 100,0 7123,24 100,0 Qua bảng cho thấy, diện tích xanh chuyên biệt khu vực nghiên cứu cao, tập trung chủ yếu khu vực phía Tây, Tây Bắc gồm phường Thủy Biều, Thủy Xuân, An Tây, Hương Long Diện tích xanh chun biệt có diện tích cao 3624,21 (năm 2001) thấp vào năm 2016 với diện tích 2823,84 (giảm 11,24 % so với năm 2001) Diện tích đất nơng nghiệp có xu hướng giảm, từ 1235,43 (năm 2001) xuống 1087,47 (năm 2016) (giảm 2,07 %), loại hình nằm chủ yếu phường An Hòa, Hương Sơ, Xuân Phú An Đông Mặt nước phân bố rải rác khắp thành phố, kể vùng nội thành, nhiên mặt nước lại có xu hướng tập trung trung tâm phía bắc thành phố Loại hình đất rừng tập trung phía Nam thành phố địa bàn phường An Tây Diện tích cơng viên tăng lên năm, tập trung nhiều trung tâm thành phố thuộc phường Thuận Hòa, Vĩnh Ninh 3.2 Biến động cấu trúc không gian xanh thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016 Các số trắc lượng cảnh quan cấp cảnh quan Các số trắc lượng cảnh quan cấp độ cảnh quan tính tốn cho 14 số qua năm, 2001, 2005, 2010, 2016 biến động tăng giảm số tính tốn cho giai đoạn 2001 - 2005 2005 - 2010, 2010 - 2016 2001 - 2016 (bảng 6) Bảng Biến động số TLCQ cấp độ cảnh quan thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016 TT Chỉ số Năm 2001 2005 Sự biến động qua thời kỳ 2010 2016 2001-2005 2005-2010 2010-2016 2001-2016 CÁC ĐỘ ĐO KHƠNG GIAN Lớp độ đo kích thước/mật độ/biên NP 210 172 203 119 -38 31 -84 -91 PD 2,95 2,41 2,85 1,67 -0,53 0,44 -1,18 -1,28 ED 57,03 48,52 57,70 48,95 -8,51 9,18 -8,75 -8,08 AREA_C V 474,54 432,27 446,28 421,46 -42,27 14,01 -24,82 -53,08 12 jos.hueuni.edu.vn TT Chỉ số Vol 128, No 4A, 2019 Năm Sự biến động qua thời kỳ 2001 2005 2010 2016 2001-2005 2005-2010 2010-2016 2001-2016 LPI 28,05 27,57 23,31 24,31 -0,48 -4,26 1,00 -3,74 CA 7123,1 7123,0 7123,0 7123,2 -0,09 0,00 0,18 0,09 Lớp độ đo hình dạng AWMPF D 782,51 810,21 740,94 1035,6 27,70 -69,27 294,67 253,10 LSI 14,00 12,62 14,70 12,85 -1,39 2,08 -1,85 -1,15 835,25 830,80 837,96 6,20 -4,45 7,16 8,92 Lớp độ đo cách ly/ lân cận PROX_M N 829,05 Lớp độ đo lan truyền/rải rác 10 IJI 57,22 56,57 51,81 60,16 -0,66 -4,75 8,35 2,94 11 CONTAG 57,94 57,99 57,02 57,54 0,05 -0,96 0,51 -0,41 12 TE 403710 345465 410805 26,353 -58245 65340 -62280 -55185 CÁC ĐỘ ĐO PHI KHÔNG GIAN 13 SHDI 1,372 1,406 1,399 1,411 0,034 -0,007 0,012 0,039 14 SHEI 0,660 0,676 0,673 0,678 0,017 -0,003 0,006 0,019 Các độ đo không gian - Lớp độ đo kích thước/mật độ/biên: Số lượng khoanh vi (NP), mật độ khoanh vi (PD) mật độ đường biên (ED) có xu hướng giảm vòng gần 16 năm (2001 - 2016) So với thời kỳ đầu năm 2001, số đến năm 2016 giảm 0,6 lần Trong đó, số NP mức từ 201 khoanh vi năm 2001, đến năm 2010 giảm 172 khoanh vi sau giảm chậm xuống 119 khoanh vi năm 2016 Sự biến động số cho thấy khác thời kỳ phát triển đô thị Trong năm đầu giai đoạn 2001 - 2016, số NP, PD, ED gia tăng tương ứng gấp khoảng 1,18 lần, năm sau (giai đoạn 2010 - 2016) số giảm 0,58 lần, điều cho thấy tốc độ đô thị hóa diễn nhiên với tốc độ chậm Tương tự số khoanh vi lớn (LPI) cho thấy xu hướng giảm vòng 16 năm Chỉ số hệ số biến đổi kích thước khoanh vi (AREA_CV) xem xét để phân tích biến đổi hình thái thị, tính bất đồng cảnh quan Qua gần 16 năm, số AREA_CV có tăng giảm theo giai đoạn nhìn chung giảm giai đoạn 2001 - 2016 Thông thường, số cao cho thấy cảnh quan bất đồng chứa nhiều khoanh vi có kích thước nhỏ, manh mún Tuy nhiên trường hợp đô thị Huế số gia tăng giai đoạn 2005 - 2010 giảm dần giai đoạn 13 Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 - Lớp độ đo hình dạng: Kết tính tốn cho thấy số hình dạng cảnh quan (LSI) có xu hướng gia tăng từ năm 2001 đến 2016 - Lớp độ đo lan truyền/rải rác: Chỉ số rải rác liền kề (IJI) số lan truyền (CONTAG) tính tốn để xem xét mức độ lan truyền/ rải rác khoanh vi cảnh quan Qua gần 16 năm (2001 - 2016), số IJI tăng từ 57,22% lên 60,16% số CONTAG giảm không đáng kể Như số IJI tăng cho thấy cho thấy khoanh vi thuộc kiểu cảnh quan phát triển theo xu hướng tách biệt, không xen kẻ cảnh quan Các độ đo phi không gian: Các độ đo phi khơng gian tính tốn bao gồm số đa dạng Shannon Weaver (SHDI) số Shannon (SHEI) Kết tính tốn cho thấy số đa dạng Shannon Weaver SHDI SHEI có gia tăng theo thời gian Chỉ số SHDI tăng 0,04% từ năm 2001 (1,37%) đến năm 2016 (1,41%) Chỉ số SHEI có gia tăng tương đối nhẹ, 0,01% vòng gần 16 năm đạt mức trung bình 0,6% Các số trắc lượng cảnh quan cấp độ lớp phủ Các số trắc lượng cảnh quan: NP, CA, PD, PLAND, LPI, AMWFPD, LSI, IJI tính tốn cho loại hình KGX (đất nơng nghiệp, xanh chuyên biệt, mặt nước, dải xanh, công viên, đất rừng) theo thời điểm phát triển thành phố thể xu biến động đồ thị tương ứng hình - Về lớp, kích thước, mật độ biên lớp phủ: Trong số loại lớp phủ KGX, diện tích CA xanh chuyên biệt chiếm chủ yếu cảnh quan (trên 50%) Giá trị CA đối tượng giai đoạn 2001-2016 có xu hướng giảm, có mặt nước, cơng viên dải xanh có tăng, khơng đáng kể Loại hình KGX xanh chun biệt có kích thước khoanh vi LPI lớn đa số giảm không Điều cho thấy phần trăm diện tích mảnh xanh ngày bị giảm Tỷ lệ lớp cảnh quan (PLAND) KGX (công viên, mặt nước, dải xanh), tăng ít, đó, mặt nước tăng 10%; cơng viên tăng 7% dải xanh tăng 15% Sự gia tăng phân mảnh số, số lượng khoanh (NP) mật độ khoanh vi (PD), cho thấy cảnh quan phân mảnh cao làm giảm kết nối, cô lập lớn tỷ lệ phần trăm diện tích cạnh biên cao khoanh vi Kết cho thấy NP, PD giảm xuống nhanh chóng Điều cho thấy quy mơ mở rộng thị diễn mạnh mẽ thành phố trở nên gọn mặt cấu trúc cảnh quan Cụ thể, năm 2001 có 215 khoanh vi mảng xanh tổng 7123,23 đến năm 2016 129 khoanh vi cảnh quan tổng 7123,24 So sánh vòng gần 16 năm, số lượng khoanh vi cảnh quan giảm đến 86 mảng Tổng chiều dài cạnh (TE) Mật độ đường biên (ED) loại hình xanh chun biệt, đất nơng nghiệp dao động đáng kể có xu hướng giảm thời gian gần Điều phản ánh thực tế kích thước, biên khơng gian có thay đổi 14 Vol 128, No 4A, 2019 4000 NP CA, jos.hueuni.edu.vn 3500 70 60 Đất nông nghiệp 3000 Đất nông nghiệp Cây xanh chuyên biệt 50 2500 Mặt nước 2000 Cây xanh chuyên biệt 40 Mặt nước 30 Dải xanh Dải xanh 1500 Công viên 1000 Đất rừng 500 Năm 2001 Năm 2005 Năm 2010 Đất rừng 10 Năm Công viên 20 Năm Năm 2016 0,9 0,8 Đất nông nghiệp 0,7 PLAND,% PD, 100ha Năm 2001 Mặt nước 0,5 60 50 Đất nông nghiệp Cây xanh chuyên biệt Mặt nước 30 Dải xanh Đất rừng Đất rừng 0,2 10 0,1 Năm 2005 Năm 2010 Năm 2001 Năm 2016 35 30 Đất nông nghiệp 25 AWMFPD Năm 2001 Năm Năm Công viên 20 Công viên 0,3 LPI, % Năm 2016 Dải xanh 0,4 Cây xanh chuyên biệt 20 Mặt nước 15 10 Năm 2005 Năm 2010 Năm 2016 1600 1400 1200 Đất nông nghiệp 1000 Cây xanh chuyên biệt Dải xanh 800 Công viên 600 Đất rừng 400 Mặt nước Dải xanh Công viên Đất rừng 200 Năm Năm 2005 Năm 2010 Năm Năm 2016 Năm 2001 IJI, % Năm 2001 LSI, Năm 2010 40 Cây xanh chuyên biệt 0,6 Năm 2005 18 16 60 12 Cây xanh chuyên biệt 50 10 Mặt nước Công viên Đất rừng Năm 2016 70 Đất nông nghiệp Dải xanh Năm 2010 80 14 Năm 2005 Đất nông nghiệp Cây xanh chuyên biệt Mặt nước 40 Dải xanh 30 Công viên 20 Đất rừng 10 năm Năm 2001 Năm 2005 Năm 2010 Năm 2016 Năm 2001 Năm 2005 Năm 2010 Năm 2016 năm Hình Các số trắc lượng cảnh quan cấp độ lớp phủ loại hình KGX năm 2001, 2005, 2010 2016 - Về lớp độ đo hình dạng lớp phủ: Chỉ số LSI có xu hướng biến động mạnh, có nghĩa chiều dài cạnh TE hình dạng cảnh quan thị ngày thay đổi Trong đó, mức độ tách biệt cảnh quan lại tăng, khoanh vi cảnh quan tăng lên cho loại hình KGX ngày bị thu nhỏ nhiều bị cô lập với đối tượng khác Nguyên nhân KGX chịu sức ép từ hoạt động người, mà điển hình q trình thị hóa Chỉ số AWMFPD đất nơng nghiệp tăng từ năm 2001 -2016 cho thấy hình dạng mảnh đất nông nghiệp ngày phức tạp Giai đoạn từ 2001 - 2005, AWMFPD tăng chậm, tới giai đoạn 2010 - 2016 số tăng nhanh cho thấy mức độ phức tạp đất nông nghiệp ngày tăng mạnh Đối với loại hình xanh chuyên biệt, số AWMFPD có xu hướng tăng trở lại giai đoạn 2010 – 2016 Sự thay đổi số 15 Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 cho thấy mảnh đất nơng nghiệp mảnh xanh có xu hướng bị ngày trở nên phức tạp từ năm 2001 – 2016 Tuy nhiên phức tạp hình dạng mảnh đất nơng nghiệp toàn thành phố lại tăng lên nhanh, giai đoạn năm 2010 2016 - Về lớp đo độ lan truyền rời rạc lớp phủ: Sự phân mảnh mức độ tách biệt cảnh quan giảm giai đoạn 2001-2010 có dấu hiệu tăng trở lại giai đoạn tiếp theo, điều diễn tả mức độ cô lập cảnh quan tăng lên khoảng cách mảng tăng lên mức độ liền kệ lại giảm xuống tức mảnh cảnh quan ngày bị tách rời Đánh giá chung biến đổi cấu trúc cảnh quan KGX thành phố Huế giai đoạn 2001 – 2016, có số có biến động cách đáng kể PLAND, LPI IJI Phân cấp theo bậc theo thang cấp đo chia khoảng cấp: Thấp, Trung bình, Khá cao cao cho thấy mức độ biến đổi cấu trúc cảnh quan KGX qua thời kỳ (bảng 7) Bảng Biến động cấu trúc cảnh quan KGX thành phố Huế giai đoạn 2001-2016 Chỉ số Chỉ số cho đối tượng Phân cấp mức độ biến đổi cấu trúc cảnh quan KGX phân tích Mức độ thống trị lớp phủ đất rừng PLAND cảnh quan Mức độ thống trị lớp phủ đất nông nghiệp cảnh quan Mức độ thống trị lớp phủ xanh chuyên biệt cảnh quan LPI Mức độ phân mảnh toàn cảnh quan 2005 2010 2016 4,83 4,67 4,68 4,74 (Thấp) (Thấp) (Thấp) (Thấp) 17,41 16,85 15,80 15,24 (Thấp) (Thấp) (Thấp) (Thấp) 50,81 43,18 42,56 39,68 (Khá cao) (TB) (TB) (TB) 28,08 (Khá cao) 27,55 (Khá cao) 23,40 (Cao) 26,35 (Khá cao) 1,73 1,88 4,04 3,29 (Cao) (Cao) (Cao) (Cao) 5,38 6,63 5,81 6,24 nghiệp (Cao) (Cao) (Cao) (Cao) Mức độ phân mảnh lớp phủ lớp 28,80 27,55 23,40 24,27 Mức độ phân mảnh lớp phủ đất rừng Mức độ phân mảnh lớp phủ đất nông 16 2001 jos.hueuni.edu.vn Chỉ số Vol 128, No 4A, 2019 Chỉ số cho đối tượng Phân cấp mức độ biến đổi cấu trúc cảnh quan KGX phân tích 2001 2005 2010 2016 (Khá cao) (Khá (Cao) (Cao) 56,53 51,87 60,19 (Khá (Khá (Khá cao) cao) cao) 7,01 10,62 27,37 31,41 (Thấp) (Thấp) (TB) (TB) Mức độ liền kề, xen kẻ khoanh vi 35,61 37,93 34,35 40,39 lớp phủ đất nông nghiệp (TB) (TB) (TB) (TB) 69,53 65,07 58,05 66,74 Mức độ liền kề, xen kẻ khoanh vi (Khá (Khá (Khá cao) cao) cao) phủ xanh chuyên biệt cao) IJI Mức độ liền kề, xen kẻ khoanh vi toàn cảnh quan Mức độ liền kề, xen kẻ khoanh vi lớp phủ đất rừng lớp phủ xanh chuyên biệt 56,78 (Khá cao) (Khá cao) Qua bảng cho thấy, mức độ thống trị cảnh quan (PLAND) lớp phủ KGX đất rừng, đất nơng nghiệp mức độ thấp khơng có thay đổi mạnh gần 16 năm qua Trong đó, mức độ thống trị lớp cảnh quan xanh chuyên biệt biến động từ mức cao mức trung bình Tỷ lệ lớp phủ đất nơng nghiệp, xanh chuyên biệt có xu hướng giảm theo thời gian Đây xu phổ biến phát triển đô thị nước giới Việt Nam Q trình thị hóa gắn liền với xuất nhiều không gian đất xây dựng, tăng bề mặt không thấm làm giảm mật độ che phủ xanh đô thị Về mức độ phân mảnh chung LPI: Toàn cảnh quan cho thấy từ năm 2001 đến 2016 có biến động từ mức TB lên cao năm 2005, 2010 2016 Trong đó, mức độ phân mảnh lớp phủ đất nơng nghiệp khơng có biến động mạnh từ 2001 - 2016 giữ mức cao giai đoạn, lớp phủ khác, lớp phủ xanh chuyên biệt lại dao động mức tương đối ổn định, lớp phủ đất rừng biến động với mức độ cao nhất, giá trị LPI năm nhỏ Về mức độ liền kề IJI: Sự liền kề, xen kẽ khoanh vi toàn cấu trúc KGX thành phố Huế đạt mức trung bình cao giai đoạn 2001 - 2016, có nghĩa khoanh vi thuộc kiểu lớp phủ khác có phân bố khơng Mặc dù giữ mức cao qua năm số có chiều hướng suy giảm đáng kể, đặc biệt lớp phủ xanh chuyên biệt Điều cho thấy q trình thị hóa làm đất phủ xanh chuyên biệt bị biến dần, dẫn đến có tách biệt không gian 17 Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 Kết luận Nghiên cứu tích hợp phân tích ảnh Landsat, GIS số trắc lượng cảnh quan phân tích biến động cấu trúc KGX thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016 Kết cho thấy loại hình KGX xanh chuyên biệt chiếm chủ yếu cảnh quan (50%) Điều khẳng định ý nghĩa xanh chuyên biệt hệ thống cấu trúc cảnh quan KGX thành phố Huế Tuy nhiên, trình thị hóa, mức độ phân mảnh, tách biệt cấu trúc cảnh quan KGX có xu hướng tăng lên, số lượng khoanh vi cảnh quan tăng lên làm cho loại hình KGX ngày bị thu nhỏ, phá vỡ, xen kẽ nhiều dẫn đến bị cô lập với đối tượng khác Độ che phủ KGX mà giảm nhanh chóng Ở cấp độ cảnh quan, cấu trúc KGX thành phố Huế có xu hướng phân mảnh cao giai đoạn 2001 - 2016, thể thông qua gia tăng mạnh số NP, PD, ED, có số LPI dần suy giảm Chỉ số LSI lại có gia tăng cách đáng kể, thể khoanh vi có xu hướng hình dạng phức tạp, bất quy tắc bị chia cắt Ở cấp độ lớp phủ, khoanh vi đất nông nghiệp ngày bị thu hẹp phân mảnh Khoảng cách mảnh có xu hướng tăng lên, hình dạng mảnh phức tạp Điều dẫn đến cảnh quan lớp phủ đất nông nghiệp bị phá vỡ, xen kẻ vào khu đất dân cư rời rạc Kết nghiên cứu bước đầu khẳng định (1) khả lượng hóa nghiên cứu cấu trúc cảnh quan KGX với hỗ trợ công nghệ (2) làm sở phục vụ quy hoạch phát triển KGX hướng đến phát triển bền vững đô thị Huế Tài liệu tham khảo Kirsten M M Beyer, Andrea Kaltenbach, Aniko Szabo, Sandra Bogar, F Javier Nieto and Kristen M Malecki (2014), Exposure to Neighborhood Green Space and Mental Health: Evidence from the Survey of the Health of Wisconsin, Int J Environ Res Public Health, Vol 11, pp 3453-3472 Francesca Giordano & Alberto Marini1 (2008), A Landscape Approach for Detecting and Assessing Changes in an Area Prone to Desertification in Sardinia (Italy), International Journal of Navigation and Observation, Vol 8, Article ID 549630, pages Martin Herold, Joseph Scepan & Keith C Clarke (2002), The use of remote sensing and landscape metrics to describe structures and changes in urban land uses, Environment and Planning A, Vol 34, pp 1443-1458 Pham Duc Uy, Nobukazu Nakagoshi (2007), Analyzing urban green space pattern and econetwork in Hanoi, Vietnam, Landscape and ecological engineering, Discussion Paper Series, Vol 2007-5, 28p Yuhong Tian, C.Y Jim, Yan Tao, Tao Shi (2011), Landscape ecological assessment of green space fragmentation in Hong Kong, Urban Forestry & Urban Greening, Vol 10, p.79–86 Yuhong Tian, C.Y Jim, Haiqing Wang (2014), Assessing the landscape and ecological quality of urban green spaces in a compact city, Landscape and Urban Planning, Vol 121, p 97–108 Kanta Tamta, H S Bhadauria, A S Bhadauria (2015), Object - Oriented Approach of Information Extraction from High Resolution Satellite Imagery, IOSR Journal of Computer Engineering (IOSR-JCE), vol 17 (3), 47-52 Cohen J (1960), A coefficient of agreement of nominal scales, Educ Psycho Measurement, Vol 20, No.1, pp.37-46 18 jos.hueuni.edu.vn Vol 128, No 4A, 2019 Amal Najihah M Nor, Ron Corstanje, Jim A Harris, Tim Brewer (2017), Impact of rapid urban expansion on green space structure, Ecological Indicators, Vol 81, p 274–284 10 McGarigal, Kevin; Marks & Barbara J (1995), FRAGSTATS: spatial pattern analysis program for quantifying landscape structure Gen Tech Rep PNW-GTR-351 Portland, OR: U.S Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station, 122 p ASSESSMENT OF THE CHANGE IN URBAN GREEN SPACE STRUCTURE IN HUE CITY DURING 2001 - 2016 Nguyen Bac Giang1*, Ha Van Hanh1, Do Thi Viet Huong1, Pham Van Cu2 University of Sciences, Hue University University of Natural Science, Viet Nam National University-Ha Noi Abstract In this study, remote sensing, GIS and landscape metrics indices were used for assessment of the changes in urban green space structure (GS) in the period of 2001 - 2016 Multi-temporal Landsat satellite imageries were utilized for extracting the urban green space categories: agricultural green space, dedicated green space, water green space, park green space, road green scape, forest green space in 2001, 2005, 2010, 2016 by object-oriented classification with high overall accuracy, >80% and Kappa coefficients of all years are above 0,78 Landscape metrics in landscape and class level including CA, NP, PD, PLAND, TE, ED AREA_CV, LPI, AWMPFD, LSI, PROX_MN, IJI, CONTAG, SHDI, SHEI were used to quantify the urban green space landscape structure The findings show the dedicated green space occupy mainly in the landscape (50%) Within 16 years of urbanization, the landscape metrics indices have changed complicatedly: urban green space increasingly narrowed, fragmented, broken down due to the rapid urbanization process Specifically, the number of landscapes decreased from 215 in 2001 to 129 in 2016 This study result provides a basis for planning urban green space development towards sustainable development of Hue city Keywords: Hue city, landscape structure, landscape metrics indices, Landsat, urban green space 19 ... mức độ biến đổi cấu trúc cảnh quan KGX qua thời kỳ (bảng 7) Bảng Biến động cấu trúc cảnh quan KGX thành phố Huế giai đoạn 2001-2016 Chỉ số Chỉ số cho đối tượng Phân cấp mức độ biến đổi cấu trúc. .. nghiên cứu biến động cấu trúc KGX thành phố Huế giai đoạn 2001-2016 Nguyễn Bắc Giang CS Vol 128, No 4A, 2019 Kết thảo luận 3.1 Sự phân bố các loại hình khơng gian xanh qua năm Dựa sở hệ thống... viên tăng lên năm, tập trung nhiều trung tâm thành phố thuộc phường Thuận Hòa, Vĩnh Ninh 3.2 Biến động cấu trúc không gian xanh thành phố Huế giai đoạn 2001 - 2016 Các số trắc lượng cảnh quan