Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu hình thái đô thị Hà Nội phục vụ định hướng quy hoạch dưới sự trợ giúp của viễn thám và GIS

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:174

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xác định đặc điểm và sự thay đổi mang tính qui luật của hình thái đô thị Hà Nội giai đoạn 1993-2012 dựa trên việc tích hợp viễn thám, hệ thông tin địa lý và phương pháp trắc lượng hình thái. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu hình thái đô thị Hà Nội phục vụ định hướng quy hoạch dưới sự trợ giúp của viễn thám và GIS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÊ THỊ MINH PHƯƠNG Nghiên Cứu Hình Thái Đô Thị Hà Nội Phục Vụ Định Hướng Qui Hoạch Dưới Sự Trợ Giúp Của Viễn Thám Và GIS Chuyên ngành : Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý Mã số : 62 44 02 14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. Phạm Văn Cự 2. TS. Đinh Thị Bảo Hoa HÀ NỘI - 2014
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án “Nghiên cứu hình thái đô thị Hà Nội phục vụ định hướng qui hoạch dưới sự trợ giúp của viễn thám và hệ thông tin địa lý” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày ….. tháng ….. năm 2014 Tác giả luận án Lê Thị Minh Phương Lê Thị Minh Phương i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Phạm Văn Cự và TS. Đinh Thị Bảo Hoa, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận án. Với những lời chỉ dẫn, những tài liệu, sự tận tình hướng dẫn và những lời động viên của Thầy Cô đã giúp tôi vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Khoa Địa lý, Bộ môn Bản đồ Viễn thám và Trung tâm ICARGC đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình làm NCS. Tôi xin cảm ơn trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội đã tạo điều kiện về thời gian cho tôi học NCS. Luận án được thực hiện trong khuôn khổ đề tài " Tiếp cận không gian và các phương pháp định lượng áp dụng vào nghiên cứu hình thái phát triển đô thị Hà Nội" do NAFOSTED tài trợ và do PGS.TS Phạm Văn Cự chủ trì. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Bộ môn Bản đồ Viễn thám, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp những ý kiến để luận án được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày ….. tháng ….. năm.......... Tác giả luận án Lê Thị Minh Phương ii
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của luận án ....................................................................................... 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................... 2 3. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 3 4. Những điểm mới của Luận án ................................................................................ 4 5. Luận điểm bảo vệ .................................................................................................... 4 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................ 5 7. Cơ sở tài liệu ........................................................................................................... 5 8. Cấu trúc của luận án................................................................................................ 5 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI ĐÔ THỊ ....................................................................................................................... 7 1.1. Tổng quan nghiên cứu hình thái đô thị ................................................................ 7 1.2. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu ........................... 24 1.3. Đất đô thị trong nghiên cứu hình thái khu vực Hà Nội ...................................... 29 1.4. Qui hoạch đô thị, định hướng qui hoạch đô thị Hà Nội qua các thời kì ................. 31 1.5. Vai trò của hình thái đô thị trong định hướng qui hoạch và quản lí đô thị ........ 44 1.6. Viễn thám, GIS và các chỉ số không gian trong nghiên cứu hình thái đô thị .... 46 1.7. Phương pháp và qui trình nghiên cứu ................................................................ 53 Chương 2: SỬ DỤNG VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI ĐÔ THỊ HÀ NỘI ............................................................................................................. 58 2.1. Tiếp cận phân loại định hướng đối tượng .......................................................... 58 2.2. Phân loại định hướng đối tượng ......................................................................... 59 2.3. Phân loại đất đô thị khu vực Hà Nội theo phương pháp phân loại định hướng đối tượng ................................................................................................................... 66 2.4. Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại ........................................................... 78 Chương 3: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ SỐ KHÔNG GIAN HÌNH THÁI ĐÔ THỊ HÀ NỘI ........................................................................................................ 88 3.1. Lựa chọn chỉ số không gian phân tích hình thái đô thị ................................. 88 iii
3.2. Nhóm chỉ số không gian trong nghiên cứu hình thái đô thị Hà Nội .................. 94 3.3. Xử lí tính toán các chỉ số không gian trên kết quả phân loại ảnh .......................... 102 Chương 4: HÌNH THÁI ĐÔ THỊ HÀ NỘI VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐÔ THỊ HÓA HÀ NỘI ........................................................................................... 115 4.1. Ảnh hưởng của vành đai giao thông và các trục giao thông chính đến quá trình đô thị hóa Hà Nội .................................................................................................... 115 4.2. Ảnh hưởng của khoảng cách đến trung tâm thành phố lên quá trình đô thị hóa Hà Nội ..................................................................................................................... 120 4.3. Ảnh hưởng của việc chuyển đổi ranh giới và nâng cấp hành chính đến quá trình đô thị hóa Hà Nội .................................................................................................... 124 4.4. Hình thái và qui luật phát triển hình thái đô thị Hà Nội .................................. 137 4.5. Dự báo xu hướng phát triển hình thái đô thị Hà Nội đến năm 2030 phục vụ công tác định hướng qui hoạch ............................................................................... 143 KẾT LUẬN………………………………………………………………………146 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN………………………………………………………………………..149 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 150 iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AWMPF : Chiều Fractal của mảnh CA : Diện tích đất đô thị CBD : Trung tâm hành chính và thương mại của thành phố CSTT : Cơ sở tri thức ED : Chỉ số mật độ cạnh F : Hình học Fractal FD : Chiều Fractal GIS : Hệ thông tin địa lý IJI : Mức độ liền kề giữa các mảnh LPI : Chỉ số mảnh lớn nhất LSI : chỉ số hình dạng cảnh quan NCS : Nghiên cứu sinh NP : Số lượng mảnh NDVI : Chỉ số thực vật PD : Mật độ mảnh TCN : Trước công nguyên %LAND : Phần trăm cảnh quan PSSD : Kích thước độ lệch chuẩn mảnh v
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. So sánh các thông số khi phân loại dựa trên pixel và định hướng đối tượng ..... 49 Bảng 1.2. Các nhóm chỉ số Fragstats ........................................................................53 Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh vệ tinh khu vực Hà Nội .........................................................66 Bảng 2.2. Các lớp trong phân loại ảnh vệ tinh khu vực Hà Nội ...............................69 Bảng 2.3. Kết quả khảo sát tại các khu vực nghiên cứu ...........................................71 Bảng 2.4. Các chỉ số tham gia vào quá trình phân loại .............................................74 Bảng 2.5. Các yếu tố kỹ thuật và bộ qui tắc khi phân loại định hướng đối tượng ảnh vệ tinh ........................................................................................................................76 Bảng 2.6. Ma trận sai lẫn ..........................................................................................81 Bảng 2.7. Giá trị số Kappa ........................................................................................84 Bảng 2.8. Hệ số Kappa kết quả phân loại ảnh đô thị Hà Nội ...................................86 Bảng 3.1. Bảng so sánh các chỉ số không gian. ......................................................100 Bảng 3.2. Nhóm các quận huyện có cùng trạng thái...............................................111 Bảng 3.3. Thông tin các quận mới thành lập trong giai đoạn nghiên cứu ....................... 112 Bảng 4.1. Chỉ số không gian của vành đai giao thông và các trục giao thông chính ..... 118 Bảng 4.2. Các chỉ số không gian khu vực cách điểm trung tâm 1km .....................121 Bảng 4.3.Các chỉ số không gian tại khu vực cách điểm trung tâm 3 km ................122 Bảng 4.4. Các chỉ số không gian khu vực cách điểm trung tâm 8km .....................123 Bảng 4.5. Các chỉ số không gian (CA,NP,LPI)ccủa các quận Hà Nội các quận năm 1993 .................................................................................................... 125 Bảng 4.6. Các chỉ số IIJ,ED,PD của các quận không có thay đổi ..........................127 Bảng 4.7. Chỉ số CA, NP, LPI của các quận có thay đổi chức năng hành chính ...128 Bảng 4.8. Chỉ số IJI,ED,PD của các quận có sự thay đổi chức năng hành chính ...133 Bảng 4.9. Chỉ số CA, NP, LPI tại các huyện Hà Nội .............................................135 Bảng 4.10. Chỉ số IJI, ED, PD các huyện Hà Nội ..................................................136 Bảng 4.11. Các chỉ số không gian khu vực Hà Nội ................................................139 vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Khu vực nghiên cứu .......................................................................................4 Hình 1.1.(a) Thành phố Mile - Hy Lạp mang đặc điểm thế kỉ V- TCN; (b) Thành phố Timgad truyền thống của đô thị cổ La Mã . .......................................................10 Hình 1.1.c. Mô hình thành phố Milano, Christinopolis, Neufbrisach theo dạng hình tròn ..................................................................................................................10 Hình 1.3.(a) Quy hoạch thành phố Brasillia, (b) Quy hoạch thành phố Chandigarh, (c) Mô hình thành phố tuyến tính .............................................................................11 Hình 1.4. Thuyết vùng đồng tâm .............................................................................12 Hình 1.5. Thuyết khu vực ........................................................................................13 Hình 1.6. Thuyết đa nhân ..........................................................................................14 Hình 1.7. Vành đai Luân Đôn của Patrick Abercrombie (1994) .............................15 Hình 1.8. Phương án Luân Đôn và các thành phố vệ tinh (1946) ............................15 Hình 1.9. Phương án phát triển không gian thành phố Mátxcơva của G.Bkrasin (1930) .. 16 Hình 1.10. Phương án phát triển không gian thành phố Mátxcơva của V.V.Kratju.16 Hình 1.11. Mặt bằng phát triển Mátxcơva của G.E.Misenko ..................................17 Hình 1.12. Sơ đồ các mô hình phát triển hệ thống dân cư đô thị .............................18 Hình 1.13. Các giai đoạn phát triển đô thị hóa tương ứng với các bước tăng trưởng kinh tế, tăng trưởng GDP/người. ...............................................................................19 Hình 1.14. Sơ đồ quy hoạch Hà Nội thời kỳ 1956-1960 .........................................36 Hình 1.15. Sơ đồ quy hoạch chung thủ đô Hà Nội thời kỳ 1960-1964 ...................38 Hình 1.16. Sơ đồ quy hoạch chung thủ đô Hà Nội thời kỳ 1968-1974 ...................39 Hình 1.17. Sơ đồ quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2000 ..........................40 Hình 1.18. Sơ đồ quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2010 ..........................42 Hình 1.19. Sơ đồ quy hoạch chung Hà Nội đến năm 2020 ......................................43 Hình 1.20. Sơ đồ nghiên cứu chi tiết (1) ...................................................................56 Hình 2.1. Phân cấp đối tượng và các mức liên kết....................................................60 Hình 2.2. Lựa chọn tỉ lệ khi phân mảnh ảnh (segment) ............................................61 Hình 2.3. Bối cảnh xác định phân loại đối tượng ảnh...............................................62 vii
Hình 2.4. Sự lẫn phổ và thông tin chưa trong một pixel (MicroImage Inc. 2004) ...63 Hình 2.5. Quan hệ topo và khái niệm khoảng cách ..................................................65 Hình 2.6. Sơ đồ qui trình phân loại ảnh vệ tinh theo phương pháp phân loại định hướng đối tượng ........................................................................................................67 Hình 2.7. Tăng cường chất lượng ảnh khu vực Hà Nội (chế độ Histogram) ............68 Hình 2.8. Vị trí các khu vực khảo sát ........................................................................70 Hình 2.9. Kết quả phân mảnh khi thay đổi các tham số ...........................................71 Hình 2.10. Qui trình phân loại đất đô thị ..................................................................72 Hình 2.11. Qui trình phân loại đất nông nghiệp, thực vật; mặt nước .......................73 Hình 2.12. Dùng chỉ số khoảng cách để tăng cường hỗ trợ việc lập bộ qui tắc và giải đoán ảnh ....................................................................................................................75 Hình 2.13. Thiết lập bộ qui tắc trong phân loại ảnh Landsat 1993 ...........................77 Hình 2.14. Kết quả phân loại đất đô thị trên ảnh viễn thám khu vực Hà Nội ...........78 Hình 2.15a. Mẫu ngẫu nhiên .....................................................................................80 Hình 2.15b. Mẫu có hệ thống ....................................................................................80 Hình 2.15c. Mẫu phân tầng ngẫu nhiên ....................................................................80 Hình 2.15d. Mẫu phân tầng hệ thống không sắp xếp ................................................80 Hình 2.15e. Mẫu theo cụm ........................................................................................81 Hình 2.16. Một số hình ảnh trong quá trình kiểm định .............................................85 Hình 2.17. Các tuyến khảo sát thực địa ....................................................................86 Hình 3.1. Mối liên hệ và mô hình hóa các không gian đô thị ..................................89 Hình 3.2. Khảo sát lựa chọn chỉ số không gian trên kết quả phân loại .....................93 Hình 3.3. Chỉ số tổng diện tích đất đô thị (CA) .......................................................94 Hình 3.4. Số lượng mảnh đô thị ...............................................................................95 Hình 3.5. Chỉ số mật độ mảnh ..................................................................................96 Hình 3.6. Chỉ số mảnh lớn nhất ...............................................................................97 Hình 3.7. Chỉ số thể hiện mức độ liền kề ..................................................................98 Hình 3.8. Chỉ số mật độ cạnh ....................................................................................99 Hình 3.9. Tính toán các chỉ số không gian tại các qui mô nghiên cứu ...................103 viii
Hình 3.10. Sơ đồ tính toán trong phần mềm Fragstats............................................104 Hình 3.11. Vành đai giao thông và các trục giao thông chính ................................107 Hình 3.12. Khoảng cách đến điểm trung tâm Hồ Gươm ........................................108 Hình 3.13. Mối quan hệ giữa hình thái đô thị hóa và thay đổi chức năng hành chính ... 111 Hình 3.14. Các quận huyện của Hà Nội ..................................................................113 Hình 4.1. Đất đô thị mở rộng theo đường giao thông .............................................115 Hình 4.2. Chỉ số CA quanh vành đai giao thông và các trục giao thông chính ......118 Hình 4.4.a. Thay đổi chỉ số LPI, ED, IJI quanh vành đai giao thông .....................119 và các trục giao thông chính....................................................................................119 Hình 4.4.b. Biến đổi hình thái tại các quận (phường - phường) tại Hà Nội ...........125 Hình 4.5. Chỉ số CA tại các quận có trạng thái phường-phường ............................126 Hình 4.6. Biến đổi hình thái tại các quận mới (xã - phường) tại Hà Nội................129 Hình 4.7.Thay đổi diện tích đất đô thị tại các quận, huyện Hà Nội ........................130 Hình 4.8. Chỉ số LPI tại các quận, huyện có trạng thái xã - phường ......................132 Hình 4.9. Biến đổi hình thái tại các huyện (xã - xã) tại Hà Nội .............................134 Hình 4.10. Thay đổi diện tích đất đô thị tại các huyện Hà Nội ..............................135 Hình 4.11. Chỉ số CA khu vực Hà Nội ...................................................................138 Hình 4.12. Thay đổi số lượng mảnh đô thị khu vực Hà Nội ...................................139 Hình 4.13. Sơ đồ lan tỏa đất đô thị Hà Nội giai đoạn 1993-2012 ...........................140 Hình 4.14. Bản đồ hình thái đô thị thành phố Hà Nội 1993 Hình 4.15. Bản đồ hình thái đô thị thành phố Hà Nội 2000 Hình 4.16. Bản đồ hình thái đô thị thành phố Hà Nội 2007 Hình 4.17. Bản đồ hình thái đô thị thành phố Hà Nội 2012 ix
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ trong hai thập kỉ qua tại khu vực Đông Nam Á [49], đặc biệt là tại các khu đô thị lớn [8]. Việt Nam cũng không nằm ngoài quá trình này, đô thị hóa tại Việt Nam diễn ra mạnh mẽ từ thời kì đổi mới (1986), quá trình đó càng ngày càng mạnh theo hướng bám vào khu trung tâm và các trục giao thông đặc biệt là trong giai đoạn 1990 đến nay, cụ thể đến năm 2012 tỉ lệ đô thị hóa là 32%. Quá trình đô thị hóa tại Việt Nam diễn ra mạnh mẽ nhất tại hai thành phố lớn Hà Nội và thành phố Hồ chí Minh. Hà Nội có quá trình hình thành và phát triển lâu đời hơn 1000 năm lịch sử, trải qua rất nhiều giai đoạn đô thị hóa khác nhau, đặc biệt là trong hai thập kỉ gần đây Hà Nội trải qua rất nhiều sự thay đổi về lớp đất phủ, cụ thể là đất đô thị do quá trình đô thị hóa [9]. Giai đoạn 1990 đến nay quá trình đô thị hóa mạnh nhất là do Hà Nội trải qua rất nhiều sự thay đổi như: thay đổi về ranh giới hành chính, mở rộng đô thị, các thời điểm qui hoạch chính. Các thay đổi này chính là một trong những yếu tố chính tạo nên quá trình đô thị hóa, trong đó đô thị hóa là yếu tố quan trọng của quá trình hình thành và phát triển hình thái không gian đô thị Hà Nội. Trong bối cảnh đô thị hóa diễn ra nhanh chóng như vậy, công tác định hướng qui hoạch đóng một vai trò rất quan trọng. Có rất nhiều góc nhìn để đánh giá một quá trình đô thị hóa, trong đó, góc nhìn từ khía cạnh hình thái có ý nghĩa chỉ báo rất quan trọng. Nhiều nghiên cứu thống nhất rằng phương pháp trắc lượng cho phép đánh giá không những sự thay đổi về các khía cạnh hình học (diện tích, chu vi) của đối tượng đô thị mà còn về quan hệ của các đối tượng không gian. Đây là các thông tin mà nhà quy hoạch rất quan tâm vì nhờ đó, người ta có thể đánh giá được mức độ phù hợp của quá trình đô thị hóa với quy hoạch được xây dựng trước đó. Có thể xác định được hình thái không gian đô thị tại một giai đoạn nào đó phục vụ cho công tác định hướng qui hoạch. 1
Với vai trò của việc nghiên cứu hình thái trong công tác định hướng qui hoạch, Chính phủ và Bộ Xây Dựng cũng đã có các qui định về công tác qui hoạch trong đó công tác nghiên cứu về hình thái đô thị là một trong những yếu tố hàng đầu. Để theo dõi hình thái, có rất nhiều phương pháp khác nhau. Trong bối cảnh hiện nay thì việc theo dõi bằng dữ liệu vệ tinh đã được chứng minh là rất hữu hiệu. Hiện có nhiều hệ thống vệ tinh quan sát Trái Đất đã và đang hoạt động trên quỹ đạo cho phép quan sát được quá trình đô thị hóa trong một khoảng thời gian khá dài. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích sự hình thành và phát triển hình thái đô thị. Kết quả đánh giá lớp phủ trong đó có đất đô thị có thể được xem xét dưới nhiều góc độ khác nhau. Hiện có rất nhiều phương pháp theo dõi quá trình đô thị hóa, thay đổi về lớp đất đô thị, quá trình hình thành hình thái và phần lớn đều theo hướng định lượng cấu trúc không gian của đô thị [30]. Trong các nghiên cứu này, các tác giả thường sử dụng kết quả phân loại ảnh viễn thám đa thời gian để đo và đánh giá biến động các chỉ số không gian [39]. Chỉ số không gian là một góc nhìn khác về đối tượng, chỉ ra các quan hệ của đối tượng đó trên không gian và thời gian. Việc phân tích các mối quan hệ nói trên sẽ cho phép nhà quy hoạch và hoạch định chính sách có cơ sở về mặt định lượng về sự phát triển hình thái một đô thị trên quy mô không gian và thời gian, phục vụ việc ra quyết định trong quy hoạch đô thị. Với các lý do như trình bày ở trên NCS đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hình thái đô thị phục vụ định hướng qui hoạch dưới sự trợ giúp của viễn thám và GIS”. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu: Xác định đặc điểm và sự thay đổi mang tính qui luật của hình thái đô thị Hà Nội giai đoạn 1993-2012 dựa trên việc tích hợp viễn thám, hệ thông tin địa lý và phương pháp trắc lượng hình thái. 2
Nhiệm vụ: - Tổng quan các vấn đề: Đô thị và hình thái không gian đô thị; thống kê, phân tíc các giai đoạn qui hoạch hình thái không gian của Hà Nội; Các ứng dụng của viễn thám, GIS, các ứng dụng của chỉ số không gian trong nghiên cứu hình thái đô thị. - Lựa chọn công cụ phân loại ảnh viễn thám và phân tích không gian làm tối ưu hóa độ chính xác. - Phân loại ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ đất đô thị theo các năm là cơ sở để nghiên cứu sự hình thành hình thái đô thị trong giai đoạn 1990 đến 2012. - Lựa chọn bộ chỉ số không gian phù hợp với đặc điểm phát triển hình thái của Hà Nội dựa trên kết quả phân loại ảnh vệ tinh. Sau đó dựa trên sự biến thiên của nhóm chỉ số để xác định quá trình hình thành hình thái đô thi Hà Nội. - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đô thị hóa và xác định sự hình thành hình thái đô thị tại khu vực nghiên cứu. - Sử dụng phương pháp phân tích không gian xác định các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến biến đổi hình thái đô thị Hà Nội. Luận án xem xét trên các qui mô sau: + Toàn khu vực nghiên cứu + Theo quận, huyện + Theo vành đai giao thông và trục đường giao thông chính + Theo khoảng cách đến điểm trung tâm - Lượng hóa sự phát triển đô thị sử dụng các chỉ số không gian - Phân tích biến động các chỉ số, xác định qui luật phát triển hình thái đô thị Hà Nội trong giai đoạn 1993 đến 2012. 3. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu - Về không gian: Khu vực nghiên cứu gồm 13 quận huyện của Hà Nội theo quyết định mở rộng thành phố năm 1991 và 2008. Cụ thể gồm 9 quận: Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Cầu Giấy, Tây Hồ, Thanh Xuân, Hoàng Mai, Long Biên và 4 huyện: Từ Liêm, Thanh Trì, Gia Lâm, Đông Anh - Về thời gian: 1993-2012. 3
Hình 1. Khu vực nghiên cứu 4. Những điểm mới của Luận án - Xác lập được cơ sở khoa học và phương pháp luận ứng dụng phương pháp phân loại định hướng đối tượng ảnh dộ phân giải trung bình để xác định đặc điểm hìnhthành và quá trình phát triển hình thái đô thị nói chung và Hà Nội nói riêng - Chứng minh tính hiệu quả của phương pháp tích hợp viễn thám, GIS với phương pháp trắc lượng hình thái để xác định, phân tích các đặc điểm hình thành và phát triển hình thái đô thị Hà Nội giai đoạn 1993 - 2012. - Lựa chọn và xác lập được bộ thông số trắc lượng hình thái phù hợp với đặc điểm hình thành và phát triển không gian đô thị của Hà Nội, giai đoạn 1993 -2012. - Xác định được đặc điểm hình thái đô thị Hà Nội và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển hình thái không gian đô thị Hà Nội. 5. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Tích hợp viễn thám, GIS và phương pháp trắc lượng hình thái thông qua các chỉ số không gian cho phép phân tích rõ biến động hình thái đô thị Hà Nội. Luận điểm 2: Sự hình thành và phát triển hình thái không gian đô thị Hà Nội trong giai đoạn nghiên cứu (1993-2012) đã chịu tác động của: a) việc chuyển đổi 4
ranh giới hành chính, b) sự phát triển hệ thống giao thông và c) khoảng cách đến trung tâm Hà Nội. Chính vì thế không gian đô thị Hà Nội mở rộng theo bán kính vòng tròn trung tâm với tia nan quạt của mạng lưới nhà ở phát triển theo các trục giao thông chính. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Về mặt khoa học: Góp phần chỉ ra ứng dụng của việc tích hợp viễn thám và GIS và trắc lượng không gian thông qua bộ chỉ số trong nghiên cứu hình thái không gian đô thị Hà Nội. Bộ chỉ số không gian trong luận án có thể dùng để khảo sát các khu vực đô thị và những thay đổi về mặt không gian của đô thị. Về mặt thực tiễn: Khẳng định hướng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu có độ tin cậy cao trong nghiên cứu hình thái đô thị bằng công nghệ viễn thám,GIS và các chỉ số không gian đô thị. Ứng dụng phương pháp trắc lượng hình thái cho phép hỗ trợ công tác qui hoạch trong việc đánh giá phân bố không gian đối tượng qui hoạch một cách có định lượng. Việc đo đạc các chỉ số có thể áp dụng để đánh giá biến động hình thái đô thị ở giai đoạn trước qui hoạch và kiểm soát qui hoạch. 7. Cơ sở tài liệu Luận án sử dụng những tư liệu sau: - Bản đồ địa hình Hà Nội 1/25.000 năm 2000, bản đồ hiện trạng sử dụng đất Hà Nội 2005, 2010 của Sở Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội. - Bản đồ hành chính Hà Nội 2005, 2010 - Tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội Hà Nội - Thuyết minh qui hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 - Dữ liệu vệ tinh: Ảnh vệ tinh Landsat năm 1993, 2000, 2007, Spot 2012 - Một số tài liệu nghiên cứu khác có liên quan; các bài báo trong nước và quốc tế 8. Cấu trúc của luận án Toàn bộ luận án được trình bày trong 159 trang A4, trong đó có 24 bảng số liệu, 72 hình vẽ, sơ đồ, bản đồ, kèm theo danh mục tài liệu tham khảo, trang phụ lục. 5
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của luận án được trình bày trong 4 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu Chương 2: Sử dụng viễn thám trong nghiên cứu hình thái đô thị Chương 3: Tính toán các chỉ số không gian hình thái đô thị Hà Nội Chương 4: Hình thái đô thị và các yếu tố ảnh hưởng đến đô thị hóa Hà Nội 6
Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI ĐÔ THỊ 1.1. Tổng quan nghiên cứu hình thái đô thị 1.1.1. Lịch sử phát triển hình thái đô thị Hình thái đô thị là khoa học nghiên cứu hình dạng các yếu tố cấu thành không gian đô thị. Hay nói cách khác, hình thái đô thị liên quan đến hình dạng đô thị như việc bố trí, sắp xếp các công trình trong đô thị, kiểu sắp xếp bố trí các đối tượng đô thị tạo ra quá trình hình thành đô thị về mặt không gian với các kiểu khác nhau. Như vậy, hình thái đô thị liên quan đến những nội dung như: hình dạng tổng thể đô thị, dạng hình học của các tuyến đường giao thông, kích thước các lô đất, hình dạng và khối tích của công trình... Trong ngôn ngữ hình thái học, các đô thị được xem như là sự tổ hợp của một số thành tố quan trọng: các loại sử dụng đất, cấu trúc công trình, hình dạng các lô đất, mạng lưới đường giao thông [17]. Kiến thức hình thái học giúp các nhà thiết kế đô thị hiểu các hình dạng, hình thức không gian khu vực, các quá trình biến đổi không gian trong lịch sử. Khi vận dụng những hiểu biết về hình thái vào thiết kế kiến trúc, qui hoạch sẽ tạo ra các khu vực đô thị gắn kết giữa cũ và mới, duy trì được tính liên tục trong quá trình phát triển. Hình thái đô thị nghiên cứu các kiểu định cư của con người, quá trình hình thành và sự chuyển đổi của họ. Nghiên cứu để tìm và hiểu cấu trúc không gian và đặc điểm của một siêu đô thị, một thành phố, thị trấn, hay một làng nào đó. Bằng cách xét các mẫu dạng của các hợp phần và tìm hiểu quá trình hình thành, phát triển của đô thị đó. Điều này liên quan đến việc phân tích cấu trúc vật lý ở các tỉ lệ khác nhau cũng như các mẫu dạng của sự chuyển đổi sử dụng đất, sở hữu và định cư. Gần đây, khái niệm hình thái được sử dụng nhiều hơn trong địa lý, địa chất và nhiều ngành nghề khác. Các nước trên thế giới rất quan tâm đến vấn đề nghiên cứu hình thái như trong ngành địa lý ở Mỹ, thì hình thái đô thị được coi là một lĩnh vực nghiên cứu đặc biệt. Rất nhiều yếu tố liên quan đến hình thái, có thể chia thành các nhóm yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành hình thái như sau [41]. 7
- Phát triển công nghệ (nông nghiệp, công nghiệp, thông tin) - Công nghệ xây dựng (đá, bùn, gạch, đá hoa, thép, xi măng) - Chính trị (thành phố độc lập, vương quốc, đế chế, chế độ phong kiến, quốc gia chủ quyền, thuộc địa, cộng hòa, dân chủ) - Kinh tế (thời phong kiến, mậu dịch, tư bản, tập trung, toàn cầu hóa) - Giao thông (đi bộ, dùng sức ngựa, động cơ hơi nước, ô tô, máy bay) - Văn hóa (tôn giáo, thói quen) Hình thái đô thị đã được hình thành từ rất lâu đời, những gì chúng ta biết về các hình thức định cư của con người ngày nay là do những kết quả nghiên cứu của các nhà khảo cổ học và nhân chủng học. Ba triệu năm trước đây, loài người đã xuất hiện, dần dần trong quá trình tiến hóa, lao động, con người đã từng bước cải thiện cuộc sống cũng như tổ chức xã hội. Ban đầu, người nguyên thủy sống hoàn toàn phụ thuộc vào tự nhiên, sống trong hang động và sử dụng các công cụ lao động thô sơ nhất. Đến khi tìm ra lửa, các công cụ lao động được cải tiến, nơi cư trú và hình thức tổ chức xã hội cũng thay đổi. + Sự hiện hữu của thợ thủ công chuyên nghiệp, bằng chứng về sự phân công lao động. + Sự hiện hữu của tường thành bảo vệ quần cư. Điều này phân biệt đô thị với quần cư nông nghiệp thường không có tường thành bảo vệ. + Sự hiện hữu của một số lượng cư dân đông đảo ở với mật độ cao. + Sự hiện hữu của một kiểu nhà ở đô thị, thường xây dựng bằng vật liệu kiên cố và được xếp đặt để tạo thành phố. + Các quần cư đều cố định, đối lập với quần cư du mục. Sự phối kết của 5 điều kiện nói trên là hết sức cần thiết cho sự xuất hiện của một đô thị. Tuy nhiên, đô thị hình thành có hình thái, cấu trúc ra sao, biến đổi như thế nào lại phụ thuộc vào tính chất, cũng như chức năng của đô thị. Hay nói cách khác, chính chức năng của đô thị là lý do tồn tại của đô thị. Đô thị hình thành, phát triển là để đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội. Ở các đô thị cổ nổi bật 3 chức năng chính: 8
 Chức năng quân sự - chính trị - tôn giáo: Đây có lẽ là chức năng xuất hiện đầu tiên của đô thị từ khi còn là những thành lũy với nhiệm vụ phòng thủ là chính. Chức năng chính trị thường đi kèm với chức năng quân sự, chức năng bảo vệ cho cơ quan chính trị, phụ trách việc cai quản một vùng lãnh thổ. Một chức năng khác nữa cũng được đi kèm với chức năng chính trị và quân sự là tôn giáo tín ngưỡng. Trong tất cả các nền văn minh, 3 chức năng này được xem như là nguyên tắc phân chia không gian đô thị.  Chức năng sản xuất - thương mại dịch vụ: Sự tập trung sản xuất, các xưởng thủ công được hình thành, việc trao đổi hàng hóa, buôn bán thương mại tạo nên chợ và các trung tâm giao thương đã tạo nên một không gian đô thị.  Chức năng trung tâm văn hóa: Đô thị có chức năng tập hợp các cách thức ăn ở, ứng xử của xã hội, tạo ra khung cảnh sống và lối sống chung. Sau này trong quá trình phát triển, đô thị hình thành thêm nhiều chức năng đơn lẻ khác: du lịch, khoa học - đào tạo, công nghiệp .v.v... Tuy nhiên, đô thị nào cũng vậy, tính chất hay quy mô có khác nhau cũng đều dàn trải trên những diện tích đất đai nhất định. Nói cách khác, hình thái của đô thị biểu thị sự phát triển đặc thù của từng đô thị do những điều kiện tự nhiên, các yếu tố lịch sử phát triển và do cả sự tác động chủ định của con người. Thường khi mới hình thành, đô thị thường có dạng tập trung, càng về sau mới phân tán ra ở dạng liên tục tạo thành sao, tuyến, hoặc ở dạng không gian liên tục tạo thành chuỗi chùm, hoặc mạng. Thời kỳ cổ, trung đại: do điều kiện địa hình phức tạp, chế độ xã hội là các đại thành bang, bố cục mặt bằng thường có 2 dạng phổ biến :  Phát triển theo bố cục tự do: hệ thống quảng trường công cộng, hệ thống đường phố cùng với các công trình kiến trúc được hình thành với sự kết hợp hài hòa với cảnh quan tự nhiên, do đó các đô thị loại này có hình dáng không gian rất phong phú. Dạng hình thái không gian này phát triển rực rỡ vào giai đoạn 460TCN.  Phát triển theo nguyên tắc hình học trật tự: hình thái không gian có dạng hình vuông, chữ nhật được tạo bởi hệ thống các đường phố giao nhau. 9
(a) (b) Hình 1.1.(a) Thành phố Mile - Hy Lạp mang đặc điểm thế kỉ V- TCN; (b) Thành phố Timgad truyền thống của đô thị cổ La Mã [12]. Đến thời kỳ Phục Hưng, hình thái đô thị lại được phản ánh thông qua đường bao mặt bằng và hình thức bên trong mặt bằng, bao gồm 3 dạng chính: + Hình tròn + Hình vuông + Hình nhiều cạnh: được sáng tạo trong việc tạo đường bao đô thị với các dạng pháo đài phục vụ đô thị có chức năng phòng vệ. Hình 1.1.c. Mô hình thành phố Milano, Christinopolis, Neufbrisach theo dạng hình tròn [12] 10