Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu và đánh giá hiện trạng cây xanh đô thị quận Cầu Giấy, Hà Nội

Header Page of 126 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Tịnh Thủy An ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÂY XANH ĐÔ THỊ QUẬN CẦU GIẤY, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 Footer Page of 126 Header Page of 126 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Tịnh Thủy An ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÂY XANH ĐÔ THỊ QUẬN CẦU GIẤY, HÀ NỘI Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NGỌC THẠCH Hà Nội - 2016 Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch, người thầy tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ truyền đạt cho kinh nghiệm khoa học q báu giúp tơi hồn thành luận văn Với tình cảm chân thành, xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy, truyền đạt nâng cao kiến thức chuyên ngành thời gian học tập khoa Địa lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội Đặc biệt giúp đỡ thầy cô môn Bản đồ - Viễn thám Hệ thông tin Địa lý Qua xin gửi lời cảm ơn tới anh chị lớp cao học K14 Địa lý, đặc biệt nhóm Bản đồ Viễn thám GIS ủng hộ tạo không khí vui vẻ, thoải mái q trình học tập q trình tơi làm luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân, bạn bè chia sẻ, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! Footer Page of 126 Header Page of 126 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƢƠNG I - TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU CÂY XANH ĐÔ THỊ 10 1.1 Khái quát viễn thám hệ thông tin địa lý 10 1.1.1 Viễn thám 10 1.1.2 Hệ thông tin địa lý 13 1.2 Khái quát xanh đô thị 18 1.2.1 Vai trò hệ thống xanh đô thị 18 1.2.2 Phân loại xanh đô thị 23 1.2.3 Tiêu chuẩn xanh đô thị .28 1.2.3.1 Cây xanh sử dụng công cộng .28 1.2.3.2 Cây xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng 33 1.3 Sơ lược tình hình nghiên cứu ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu xanh đô thị 41 1.3.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới 41 1.3.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 42 CHƢƠNG - CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU CÂY XANH ĐÔ THỊ 46 2.1 Kỹ thuật chiết tách thông tin lớp phủ bề mặt từ ảnh viễn thám .46 2.1.1 Phân loại dựa điểm ảnh (pixel-based classification) .46 2.1.2 Phân loại định hướng đối tượng (object-oriented classification) 52 2.2 Các số thực vật phổ biến viễn thám 54 CHƢƠNG - ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÂY XANH QUẬN CẦU GIẤY, HÀ NỘI 57 Footer Page of 126 Header Page of 126 3.1 Sơ lược điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội quận Cầu Giấy .57 3.1.1 Vị trí địa lý 57 3.1.2 Địa hình 57 3.1.3 Khí hậu 57 3.1.4 Đất đai .58 3.1.5 Thủy văn 58 3.1.6 Kinh tế - xã hội 59 3.2 Chiết xuất thông tin xanh từ ảnh vệ tinh 60 3.2.1 Quy trình nghiên cứu 60 3.2.2 Dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng 60 3.2.3 Phân mảnh ảnh 63 3.2.4 Thiết lập quy tắc phân loại ảnh .65 3.2.5 Thành lập đồ trạng xanh 72 3.2.6 Tạo lớp khu vực xanh đô thị năm 2013 74 3.2.7 Thành lập đồ biến động khu vực xanh đô thị giai đoạn 2013-2016 75 3.3 Nhận xét 77 3.3.1 Thống kê trạng xanh phân loại theo đặc điểm thực vật 77 3.3.2 Thống kê trạng xanh phân loại theo vị trí chức mảng xanh 78 3.3.3 Thống kê biến động khu vực xanh theo vị trí chức mảng xanh 79 3.3.4 Ðánh giá mức độ đáp ứng tiêu chuẩn độ ổn định trạng xanh đô thị quận Cầu Giấy, Hà Nội 79 3.4 Đề xuất số phương án làm tăng diện tích chất lượng xanh 80 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Footer Page of 126 Header Page of 126 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám 10 Hình 1.2 Đường cong phản xạ phổ số đối tượng 11 Hình 1.3 Đường cong phản xạ phổ thực vật 12 Hình 1.4 Đường phố nhỏ cổ thụ 19 Hình 1.5 Học sinh vui chơi công viên xanh 23 Hình 1.6 Cây bóng mát hai bên đường phố 25 Hình 1.7 Cỏ trang trí dải phân cách 27 Hình 3.1 Quy trình nghiên cứu, đánh giá trạng xanh đô thị quận Cầu Giấy, Hà Nội dựa liệu viễn thám GIS 60 Hình 3.2 Ảnh Sentinel-2A tổ hợp màu tự nhiên cắt lấy khu vực nghiên cứu 61 Hình 3.3 Ảnh Landsat tổ hợp màu tự nhiên cắt lấy khu vực nghiên cứu 62 Hình 3.4 Nguyên lý thuật tốn multiresolution segmentation 64 Hình 3.5 Kết phân mảnh ảnh Sentinel-2A phần mềm eCognition 64 Hình 3.6 Kết phân mảnh ảnh Landsat phần mềm eCognition 65 Hình 3.7 Hộp thoại thiết lập biểu thức tính số NDVI 66 Hình 3.8 Hộp thoại thiết lập biểu thức tính số (NIR+red+green)/3 66 Hình 3.9 Hộp thoại thiết lập biểu thức tính số CIRed edge 67 Hình 3.10 Hệ thống phân cấp lớp 67 Hình 3.11 Hộp thoại thiết lập ngưỡng gán lớp phân loại 68 Hình 3.12 Bộ quy tắc phân loại 68 Hình 3.13 Kết phân loại ảnh Sentinel phần mềm eCognition 70 Hình 3.14 Hộp thoại xuất kết phân loại 70 Hình 3.15 Kết phân loại ảnh Landsat phần mềm eCognition 72 Hình 3.16 Bản đồ trạng xanh đô thị quận Cầu Giấy năm 2016 73 Hình 3.17 Lớp khu vực xanh thị năm 2013 phần mềm ArcGIS 74 Hình 3.18 Bảng thuộc tính lớp biến động 75 Hình 3.19 Bản đồ biến động khu vực xanh đô thị quận Cầu Giấy giai đoạn 2013 - 2016 76 Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 3.20 Hộp thoại chọn liệu theo thuộc tính 77 Hình 3.21 Bảng thuộc tính hộp thoại xuất liệu 77 Hình 3.22 Hộp thoại chọn liệu theo vị trí 78 Footer Page of 126 Header Page of 126 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chuẩn đất xanh sử dụng công cộng 29 Bảng 1.2 Tiêu chuẩn đất xanh công viên 30 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn đất xanh vườn hoa 30 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn đất xanh đường phố 30 Bảng 1.5 Tổng hợp tiêu chuẩn diện tích đất xanh sử dụng cơng cộng 31 Bảng 1.6 Tiêu chuẩn đất xanh nhà 35 Bảng 1.7 Tiêu chuẩn đất xanh công sở 35 Bảng 1.8 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình giáo dục 35 Bảng 1.9 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình y tế 36 Bảng 1.10 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình dịch vụ, thương mại 36 Bảng 1.11 Tiêu chuẩn đất xanh công trình thể thao 36 Bảng 1.12 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình văn hóa - tôn giáo 36 Bảng 1.13 Tiêu chuẩn đất xanh khu công nghiệp 37 Bảng 1.14 Tiêu chuẩn đất xanh khu nghĩa trang 37 Bảng 3.1 Bảng mẫu phân loại ảnh vệ tinh 69 Bảng 3.2 Ma trận sai số phân loại ảnh 71 Bảng 3.3 Bảng thống kê diện tích loại thảm thực vật 77 Bảng 3.4 Bảng thống kê diện tích loại mảng xanh 78 Bảng 3.5 Bảng thống kê diện tích loại thảm thực vật thuộc mảng xanh công cộng 79 Bảng 3.6 Thống kê diện tích loại biến động theo mảng xanh 79 Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cây xanh thị có vai trị quan trọng sống người Với giới nói chung Việt Nam ta nói riêng khơng gian xanh, xanh xác định tiêu chí, yếu tố quan trọng cấu thành khơng gian đô thị, tạo lập nên cảnh quan đô thị, yếu tố cân hệ sinh thái đô thị cải thiện, khắc phục tình trạng nhiễm mơi trường Trong bối cảnh tồn cầu hóa nóng lên môi trường đô thị tạo thành đảo nhiệt, xanh cần thiết để cải thiện môi trường chất lượng sống như: xanh làm giảm lượng khí CO2 tẩy chất dơ bẩn khơng khí ngăn bụi, giảm tiềng ồn, giảm nhiệt cách tạo bóng mát chống gió bão Ta tiết kiệm chi phí điều hòa sưởi ấm nhờ trồng xung quanh cơng trình xây dựng Cây giúp ta chống xói mịn giữ đất Cây tạo nên phong cảnh, cung cấp nơi cư trú, thức ăn cho loài chim bảo vệ cư dân thành phố Riêng với Hà Nội, với vai trị chức Thủ nước, thị có lịch sử phát triển nghìn năm xanh cịn có giá trị văn hóa, truyền thống, sắc đặc thù Hà Nội Tuy nhiên phát triển mạnh mẽ kinh tế sở hạ tầng năm vừa qua làm cho diện tích thực vật giảm cách đáng kể Xu hướng ngày gia tăng, bên cạnh phương tiện máy móc sử dụng ngày nhiều, nồng độ CO2 không khí tăng cao mối nguy hại đe dọa đến sức khỏe người dân thành phố Việc quan sát diện rộng số quận điển hình vấn đề quan trọng cần thiết để quan quản lý kịp thời đánh giá tình đưa sách biện pháp hợp lý để cải thiện diện tích thực vật Quận Cầu Giấy nằm cửa ngõ phía Tây, khu phát triển thành phố Hà Nội Theo phương pháp truyền thống, việc quản lý, thống kê số lượng, diện tích xanh thị thường tiến hành cách đo đạc kiểm tra thực địa đo vẽ, tính tốn từ khơng ảnh (ảnh máy bay) Tuy nhiên, phương pháp Footer Page 10 of 126 Header Page 37 of 126 vỉa hè đường từ 1,5 m đến 2m, cách giới hạn mạng điện m, cách mạng đường ống ngầm từ m đến m Khi thiết kế công viên, vườn hoa phải lựa chọn loại trồng giải pháp thích hợp nhằm tạo sắc địa phương phù hợp với điều kiện tự nhiên địa phương Ngoài ra, lựa chọn trồng vườn hoa nhỏ phải đảm bảo sinh trưởng phát triển không ảnh hưởng đến tầm nhìn phương tiện giao thơng Các loại trồng phải đảm bảo yêu cầu sau: - Cây phải chịu gió, bụi, sâu bệnh; - Cây thân đẹp, dáng đẹp; - Cây có rễ ăn sâu, khơng có rễ nổi; - Cây xanh quanh năm, không rụng trơ cành có giai đoạn rụng trơ cành vào mùa đông dáng đẹp, màu đẹp có tỷ lệ thấp; - Khơng có gây hấp dẫn ruồi muỗi; - Cây khơng có gai sắc nhọn, hoa mùi khó chịu; - Có bố cục phù hợp với quy hoạch duyệt Về phối kết nên: - Nhiều loại cây, loại hoa; - Cây có lá, hoa màu sắc phong phú theo mùa; - Nhiều tầng cao thấp, thân gỗ, bụi cỏ, mặt nước, tượng hay phù điêu cơng trình kiến trúc; - Sử dụng quy luật nghệ thuật phối kết với cây, với mặt nước, với cơng trình xung quanh hợp lý, tạo nên hài hịa, lại vừa có tính tương phản vừa có tính tương tự, đảm bảo tính hệ thống tự nhiên [10] 1.2.3.2 Cây xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng a Cây xanh sử dụng hạn chế Tất loại xanh trồng khu chức đô thị tổ chức cá nhân: Cây xanh loại nhà ở: biệt thự, nhà vườn, nhà chia lô, nhà chung cư; Cây xanh cơng trình cơng cộng: Footer Page 37 of 126 Header Page 38 of 126 + Cây xanh công sở quan nhà nước; + Cây xanh cơng trình giáo dục; + Cây xanh cơng trình y tế; + Cây xanh cơng trình dịch vụ thương mại; + Cây xanh cơng trình văn hóa, thể dục thể thao; + Cây xanh cơng trình tơn giáo; + Cây xanh nghĩa trang; + Cây xanh cơng trình cơng nghiệp, kho tàng, bến bãi b Cây xanh sử dụng chuyên dụng Tất loại xanh sử dụng vào mục đích cách ly, phòng hộ, nghiên cứu thực vật học, vườn ươm Cây xanh phòng hộ bao gồm loại sau: + Dải xanh cách ly, vệ sinh: Được bố trí khu nhà ở, khu xây dựng xí nghiệp công nghiệp để loại trừ giảm bớt ảnh hưởng không tốt mặt vệ sinh nhà máy khu nhà + Rừng chắn gió, chắn cát: Là xanh bảo vệ đô thị tránh gió to gió cát (cát bay) bồi lấp, cơng đất đai thị, thường bố trí thành giải xanh nhiều lớp vịng ngồi thị + Dải xanh chống xói lở: Là dải xanh trồng dọc bờ sông, ven hồ, ven biển, sườn núi, sườn dốc để cải tạo gia cố đất, chống xói lở Cây xanh vườn ươm trại hoa; Cây xanh nơi danh lam thắng cảnh, xanh vườn bách thú, xanh vườn bách thảo c Đất xanh sử dụng hạn chế Diện tích đất để trồng loại xanh khu chức đô thị nêu d Đất xanh sử dụng chuyên dụng Diện tích đất để trồng loại xanh sử dụng vào mục đích cách ly, phịng hộ, nghiên cứu thực vật học, vườn ươm nêu Footer Page 38 of 126 Header Page 39 of 126 e Quy định chung Các quy định tiêu, số đất đai xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng sở để áp dụng hoạt động quản lý đô thị xanh đô thị đô thị Cây xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng phải gắn kết chung với loại xanh sử dụng công cộng, vành đai xanh ngồi thị (kể mặt nước) thành hệ thống hoàn chỉnh, liên tục Quy hoạch trồng xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng khơng làm ảnh hưởng tới an tồn giao thơng, làm hư hại cơng trình kiến trúc, hạ tầng, kỹ thuật đô thị, không gây nguy hiểm tới người sử dụng khu vực xung quanh [11] f Tiêu chuẩn đất xanh sử dụng hạn chế [11]: Loại đô thị Chỉ tiêu đất xanh (m2/người) Chỉ tiêu đất (m2/người) Chung cư Biệt thự Nhà vườn, nhà chia lô Đặc biệt, I, II 19-21 3,8-4,2 7,6-8,4 11-12,6 III, IV 28-35 5,6-7 11-14 17-21 V 37-47 7,4-9,4 15-19 22-28 Bảng 1.6 Tiêu chuẩn đất xanh nhà Loại cơng trình Chỉ tiêu sử dụng đất (m2/người) Đất quan Chỉ tiêu đất xanh m2/người (tối thiểu) 1,2-2 10-25 Bảng 1.7 Tiêu chuẩn đất xanh cơng sở Loại cơng trình Chỉ tiêu sử dụng đất (m2/người) Chỉ tiêu đất xanh m2/người (tối thiểu) Đất nhà trẻ 20-32 8-13 Đất mẫu giáo Đất trường PT Đất trường Cao Đẳng Đất trường dạy nghề 20-37 20-25 30-35 20-25 8-15 8-10 9-11 6-8 Đất trường ĐH 45-50 13,5-15 Bảng 1.8 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình giáo dục Footer Page 39 of 126 Header Page 40 of 126 Loại cơng trình Chỉ tiêu sử dụng đất Chỉ tiêu đất m2/người xanh Bệnh viện 60-120 Phòng khám đa khoa 45-60 m2/người 24-48 (tối thiểu) 14-18 Trạm y tế 40-60 8-12 Nhà hộ sinh 30-50 6-10 Bảng 1.9 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình y tế Loại cơng trình Chỉ tiêu sử Chỉ tiêu đất dụng đất (m2/người) xanh m2/người (tối thiểu) Trung tâm thương mại, siêu thị 1-1,5 15-20 Cửa hàng dịch vụ 2-3 15-20 Chợ 0,5-0,7 20-25 Bảng 1.10 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình dịch vụ, thương mại Loại cơng trình Chỉ tiêu sử dụng Chỉ tiêu đất xanh đất (m2/người) (m2/người) (tối thiểu) Trung tâm thể dục thể thao 5-16 1,5-4,8 Sân thể thao 0,5-1 0,2-04 Bảng 1.11 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình thể thao Loại cơng trình Chỉ tiêu sử dụng đất Chỉ tiêu đất chỗ/1000 người xanh Nhà hát Cung văn hóa 5-8 8-10 20-30 30-40 m2/người Rạp xiếc 3-4 Cung thiếu nhi 2-3 20-30 (tối thiểu) 30-40 Tôn giáo - 40 Bảng 1.12 Tiêu chuẩn đất xanh cơng trình văn hóa - tôn giáo Footer Page 40 of 126 Header Page 41 of 126 Loại cơng trình Đất cơng nghiệp Chỉ tiêu sử dụng đất Chỉ tiêu đất m2/người xanh m2/người 10-30 (tối thiểu) - 6,0 Bảng 1.13 Tiêu chuẩn đất xanh khu công nghiệp Loại cơng trình Đất nghĩa trang Chỉ tiêu sử dụng đất (m /người) 0,1-0,6 Chỉ tiêu đất m2/người xanh (tối thiểu) 45-50 Bảng 1.14 Tiêu chuẩn đất xanh khu nghĩa trang g Tiêu chuẩn đất xanh chuyên dụng Tiêu chuẩn đất xanh phòng hộ, cách ly Diện tích đất xanh chuyên dụng (D) loại xanh bảo vệ mặt nước, bờ sông, cách ly đường sắt, tính mét vng, theo công thức: D = d x x b (1) đó: d chiều dài tuyến dịng chảy, đường sắt qua thị, tính mét (m); b độ rộng hành lang xanh phía dịng chảy, đường sắt (dự kiến), tính mét (m) [11] Tiêu chuẩn đất xanh vườn ươm Các thị loại đặc biệt loại I có diện tích đất vườn ươm tối thiểu khoảng m2/người (khoảng tối thiểu 100 không nhỏ 0,3 % - 0,5 % diện tích đất xây dựng đô thị) + Vườn ươm hoa: khoảng 0,4 m2/người Các loại thị khác có diện tích vườn ươm tối thiểu khoảng 0,5 m 2/người (tối thiểu 20 – 30 ha) + Vườn ươm hoa: khoảng 0,2 m2/người Đối với thị có tính chất đặc thù sản xuất công nghiệp, hoạt động khoa học, công nghệ, du lịch, nghỉ dưỡng áp dụng tiêu chuẩn lựa Footer Page 41 of 126 Header Page 42 of 126 chọn giới hạn điều chỉnh nêu mục phải quan chủ quản chấp nhận Đối với đô thị miền núi, hải đảo áp dụng tiêu chuẩn cho phép lựa chọn thấp không thấp 70 % quy định giới hạn tối thiểu h Thiết kế quy hoạch xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng Thiết kế xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng đô thị phải nghiên cứu sở quy hoạch xây dựng đô thị duyệt Tổ chức hệ thống xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, khí hậu, mơi trường, cảnh quan thiên nhiên, điều kiện vệ sinh, bố cục không gian kiến trúc, quy mơ, tính chất sở kinh tế kỹ thuật, truyền thống tập quán cộng đồng đô thị Tổ chức không gian xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng phải tận dụng, khai thác, lựa chọn đất đai thích hợp, phải kết hợp hài hịa với mặt nước, với môi trường xung quanh, tổ chức thành hệ thống với nhiều dạng phong phú: tuyến, điểm, diện Trên khu đất xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng có di tích văn hóa, lịch sử xếp hạng khơng xây dựng cơng trình gây ô nhiễm môi trường xung quanh công trình khác khơng có liên quan đến việc phục vụ nghỉ ngơi giải trí Khi thiết kế xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng phải lựa chọn giải pháp thích hợp nhằm tạo sắc địa phương, dân tộc đại, không xa lạ với tập quán địa phương đáp ứng yêu cầu sau: Giải pháp trồng phải phù hợp thổ nhưỡng khí hậu, thủy văn địa hình: phải chịu gió, bụi, sâu bệnh; thân đẹp, dáng đẹp; có rễ ăn sâu, khơng có rễ nổi; xanh quanh năm, khơng rụng trơ cành; khơng có thịt gây hấp dẫn ruồi muỗi; khơng có gai sắc nhọn, hoa mùi khó chịu; Cây cách ly khu cơng nghiệp, nhà máy, khu sản xuất phải có tác dụng: ngăn chặn khói, bụi hạt chất lơ lửng khơng khí Footer Page 42 of 126 Header Page 43 of 126 Về bố cục quy hoạch: nên sử dụng nguyên tắc truyền thống kết hợp truyền thống với kinh nghiệm nước Về phối kết nên: Nhiều loại cây, loại hoa, có chiều cao khác thành tầng lớp khơng gian; Cây có lá, hoa màu sắc phong phú theo bốn mùa; Nhiều tầng cao thấp, thân gỗ, bụi cỏ, mặt nước vật cơng trình kiến trúc; Cây trồng phối kết đa dạng; Sử dụng quy luật nghệ thuật phối kết với cây,cây với mặt nước, với cơng trình xung quanh, tạo nên hài hịa, vừa cân đối lại vừa có tính tương phản, tương tự, đảm bảo tính hệ thống tự nhiên Các yêu cầu hệ thống xanh sử dụng hạn chế chun dụng: Về kích thước: trưởng thành có kích thước gỗ lớn, trung bình, gỗ nhỏ bụi Về yêu cầu sinh thái: chọn có tuổi thọ cao, ưa sáng, ưa bóng, có khả sinh trưởng tốt điều kiện lập địa cao hay thấp, thoát nước tốt hay Về trạng mùa: chọn ý phối kết màu sắc bốn mùa, rộng thường xanh, rụng lá, bán rụng Về hình dáng: có dáng đẹp, tán cân đối, tỉa cành cao; hoa có màu sắc xinh tươi, đẹp Các tiêu chuẩn khác: khơng có mủ độc, khơng có cành nhánh giịn dễ gẫy, hay khơng có gai, có khả tiết chất thơm, cho bóng mát rộng, chất phitoxit diệt khuẩn Tránh trồng ăn hấp dẫn trẻ em Yêu cầu xanh dải cách ly vệ sinh: Đối với trạm bơm, xử lý nước thải, bãi rác nghĩa trang khoảng xanh cách ly khu dân dụng tối thiểu 10 m; Đối với xí nghiệp, kho tàng: dải xanh vệ sinh chiếm tỷ lệ 40 % diện tích tổng diện tích xanh khu chức năng; Footer Page 43 of 126 Header Page 44 of 126 Đối với đường hạ tầng kỹ thuật ngầm đô thị: đường dây điện, đường ống dầu, đường cấp nước đô thị: chiều rộng hành lang xanh phía tối thiểu 25 m Cây xanh ven kênh rạch ven sơng phải thiết kế hợp lí, có tác dụng đồng thời phải có tác dụng chống sạt lở, bảo vệ bờ, dòng chảy, chống lấn chiếm mặt nước Những mảng xanh phải mối liên kết “điểm”, “diện” xanh để trở thành hệ thống xanh đô thị Trong hệ thống xanh cần phải xây dựng mảng xanh “điểm” vườn hoa “diện” Không gian xanh lớn cơng viên thành phố, cơng viên rừng có mảng lớn kể mặt nước rộng khơng gian thống để có tác dụng cải tạo vi khí hậu thị Đối với thị cũ nên chọn giải pháp cân quĩ xanh việc bổ sung mảng xanh lớn vùng ven Khi mở rộng đô thị khu cũ, cho phép nên cải tạo xây dựng mảng xanh hạn chế chuyên dụng khu vực Khi cải tạo xây dựng đô thị cũ chọn đất xây dựng đô thị cần khai thác triệt để sử dụng hợp lí khu vực có giá trị cảnh quan thiên nhiên đồi núi, rừng cây, đất ven sông, suối, biển, hồ Đặc biệt hệ thống mặt nước cần giữ gìn khai thác gắn với khơng gian xanh để sử dụng vào mục đích tạo cảnh quan môi trường đô thị Khi cải tạo xây dựng đô thị cũ thiết kế quy hoạch đô thị quy hoạch xây dựng khu chức đô thị cần nghiên cứu bảo tồn sử dụng hợp lí khu xanh có kể trồng cổ thụ có giá trị Trong công viên, vườn hoa, vườn đường dạo tùy tính chất, quy mơ mà bố trí thích hợp hệ thống hạ tầng kỹ thuật thiết bị cấp thoát nước, chiếu sáng cơng trình phục vụ khác Khi tiến hành trồng khu vực cần lưu ý khoảng cách cơng trình xung quanh tiếp giáp với trồng hợp lí như: bụi, thân gỗ cách tường nhà cơng trình từ 1,5 m - m, cách đường tàu điện m - m, cách vỉa hè Footer Page 44 of 126 Header Page 45 of 126 đường 0,5 m - m, cách giới hạn mạng điện m, cách mạng đường ống ngầm từ m - m [11] 1.3 Sơ lƣợc tình hình nghiên cứu ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu xanh thị 1.3.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới Trên giới, việc sử dụng kết hợp Viễn thám GIS cho nhiều mục đích khác trở nên phổ biến khoảng 30 năm trở lại GIS bắt đầu xây dựng Canada từ năm sáu mươi kỷ 20 ứng dụng nhiều lĩnh vực khác toàn giới Đặc biệt, công nghệ sử dụng phổ biến để xây dựng mơ hình sử dụng đất quan trắc, dự báo thay đổi thảm che phủ địa hình (Elena cộng sự, 2001; Kok cộng sự, 2001; McDonalda cộng 2002; Stephenne Lambin, 2001), so sánh hệ sinh thái nông nghiệp (Stein Ettema, 2003), quan sát thay đổi hệ thống canh tác theo địa hình (Nelson, 2001; Schoorl Veldkamp, 2001) Trong năm gần đây, nhiều nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS viễn thám nghiên cứu chiến lược người nông dân thay đổi đa dạng hệ canh tác nương rẫy tác động điều kiện dân số, đất đai, sách nhu cầu kinh tế xã hội người dân (Rambo, 2002; Jean-Christophe Castella, 2002; Brabant P., Darracq S (biên tập) 1999, Leisz cộng tác viên, 2003) Hiện nay, ảnh viễn thám, ảnh hàng không trở thành tư liệu quý để phân tích, đánh giá thay đổi sử dụng đất, độ che phủ đất số lượng, vị trí phân bố khu vực thời điểm khác nhau, hay so sánh khu vực Nghiên cứu lớp phủ thực vật công nghệ viễn thám GIS tập trung chủ yếu vào hướng sử sụng số thực vật (NDVI, RVI, DVI, RVI, LVI, YVI, BVI) xác định mật độ phân bố thảm thực vật, đánh giá trạng thái sinh trưởng phát triển trồng, làm sở để dự báo sâu bệnh, hạn hán, diện tích suất sản lượng trồng; đánh giá mức độ che phủ, phân biệt lớp thảm thực vật khác Trong nghiên cứu “Remote Sensing methods to detect land-use/cover change in NewZeland’s indegenous grassland” tác giả Emily s Weeks Footer Page 45 of 126 Header Page 46 of 126 cộng sử dụng số khác biệt thực vật, ảnh viễn thám đa thời gian để so sánh khác biệt thực vật khu vực nghiên cứu biến đổi thực vật năm Lập đồ phân bố thực vật mới, tính độ xác phương pháp cách lấy mẫu ngẫu nhiên khu vực Đối với nghiên cứu xanh đô thị công nghệ viễn thám GIS có nhiều đề tài, báo khoa học công bố Nghiên cứu đường phố nhóm tác giả Tim J Malthus Caroline J Younger thuộc khoa Địa lý, Đại học Edinburgh sử dụng ảnh máy bay với độ phân giải m, chiết xuất thông tin phổ loại thị trấn West Midland Nghiên cứu xanh đô thị khuôn viên trường đại học bang Mississippi nhóm tác giả W.H Cooke S.G Lambert sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao (5-1m) phân loại loại khuôn viên trường Dự án phân tích tán Minneapolis nhóm tác giả Marvin Bauer, Donald Kilberg and Molly Martin thuộc Đại học Minnesota 1.3.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước Tại Việt Nam công nghệ viễn thám ứng dụng rộng rãi hiệu nghiên cứu lớp phủ nói chung lớp phủ thực vật nói riêng Các hướng nghiên cứu thành lập đồ trạng biến động sử dụng đất cấp phục vụ công tác quản lý quy hoạch đất đai; điều tra quy hoạch rừng; theo dõi mùa màng… Ứng dụng công nghệ viễn thám công tác điều tra, quy hoạch rừng áp dụng từ năm 70 với nhiều loại ảnh viễn thám ảnh máy bay loại ảnh vệ tinh: Landsat, SPOT, Radasat, ASTER, NOAA, MODIS, IKONOS, QUICKBIRD Viện Điều tra Quy hoạch rừng đơn vị sử dụng cơng nghệ công nghệ viễn thám GIS công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng Từ đầu năm 1970 đến năm 1984, ảnh máy bay ảnh vệ tinh Landsat MSS sử dụng công tác điều tra, quy hoạch rừng thuộc khuôn khổ dự án FAO/UNDPVIE 79/014 Tiếp theo đó, từ năm 1985 đến 1990 ảnh vệ tinh Landsat TM sử dụng cho việc xây dựng đồ trạng rừng vùng Tây Nguyên Năm 1990 – 1991, ảnh máy bay sử dụng để thành lập đồ trạng rừng vùng Footer Page 46 of 126 Header Page 47 of 126 Trung Tâm, phục vụ công tác quy hoạch vùng nguyên liệu giấy cho nhà máy giấy Bãi Bằng Đặc biệt, từ năm 1991 đến năm 1995, ảnh vệ tinh Landsat TM áp dụng để xây dựng đồ trạng rừng cấp vùng, tỷ lệ 1: 250.000 chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài ngun rừng tồn quốc chu kì I Trong chu kỳ II chương trình (giai đoạn 1996 – 2000), đồ trạng rừng toàn quốc xây dựng sở ảnh vệ tinh SPOT4 Landsat TM Tuy nhiên, giai đoạn này, có nhiều hạn chế trạng thiết bị máy tính phần mềm chuyên dùng nên chủ yếu sử dụng phương pháp giải đốn mắt, tốn thời gian, công lao động kết phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm chuyên gia đoán đọc ảnh Các đồ kết hai chu kỳ đầu chủ yếu xây dựng, biên tập tay lưu đồ giấy việc khai thác, sử dụng thơng tin gặp nhiều khó khăn Đến chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng tồn quốc chu kì III (Giai đoạn 2001 – 2005), ảnh Landsat7-ETM+ sử dụng để xây dựng đồ trạng rừng Trong chu kỳ này, phương pháp giải đoán ảnh số áp dụng Đây bước tiến việc ứng dụng công nghệ viễn thám GIS công tác theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng Toàn đồ kết xây dựng, biên tập lưu trữ dạng số thuận tiện cho việc sử dụng, khai thác, xử lý cập nhật thông tin tài nguyên rừng Trong giai đoạn này, công nghệ GIS với phương pháp chồng xếp lớp thông tin sử dụng việc phát hiện, đánh giá biến động rừng Đối với nghiên cứu xanh đô thị công nghệ viễn thám GIS nước ta chưa có nhiều đề tài Có thể kể đến nghiên cứu “Xác định khu vực xanh thị ảnh viễn thám có độ phân giải siêu cao-Quickbird” tác giả Nguyễn Thanh Minh Phạm Bách Việt Nghiên cứu thành lập đồ xanh thị thể vị trí có thực vật thành phố Cơng ty Vida GIS giới thiệu giải pháp quản lý xanh đô thị GIS cách xây dựng hệ thống có nhiều ưu điểm cung cấp thơng tin tổng hợp hay chi tiết quỹ đất xanh thời, chiết xuất đồ chuyên đề, thể mật độ, độ phủ, độ phân tán, diện tích xanh đầu người Hệ thống tính quỹ đất tối thiểu Footer Page 47 of 126 Header Page 48 of 126 dành cho xanh, vườn ươm cho khu dân cư Thậm chí với số tuyến phố quan trọng, chuyên gia sử dụng module 3D GIS để nhìn tuyến phố góc độ, phân tích mối tương quan khối nhà, dân cư xung quanh… phục vụ mục đích thiết kế quy hoạch xanh Từ chuyên gia quy hoạch có tranh vừa tổng thể, vừa chi tiết quy hoạch xanh địa bàn Hà Nội Với công cụ thiết kế GIS, chuyên viên xác định cung đường nào, độ dài nên trồng loại hay hai loại GIS thể loại kiểu hình dáng khác tùy chọn máy tính nên việc xác định loại cây, mật độ cây, chí vị trí … dễ dàng nhiều so với thao tác đồ giấy Với hỗ trợ GIS, đồ nền, ảnh vệ tinh độ xác cao việc xác định khoảng cách cây, khoảng cách lề đường… mơ tả cách trực quan xác máy tính Trong CSDL có lớp thơng tin GIS họng cứu hỏa, cột đèn chiếu sáng, mạng lưới điện cao, đường ống kỹ thuật… việc thiết kế, cấp phép trồng xanh xác khách quan, đảm bảo an tồn thị, tăng vẻ đẹp cảnh quan đô thị Với CSDL lớn cập nhật thường xuyên công tác cắt tỉa, làm quang, cắt xanh cấp lãnh đạo theo dõi tiến độ công việc qua đồ tiến độ trực quan sinh động GIS Hệ thống đảm bảo lịch trình cắt tỉa, chăm sóc xanh mơ hình hóa, cơng việc máy tính nhắc nhở định kỳ cảnh báo thường xuyên Dễ dàng lập kế hoạch kiểm tra nguy hiểm, xác định mức độ nguy hiểm từ lên kế hoạch thay thế, cắt tỉa… Với GIS ta phân loại mức độ nguy hiểm cho có kế hoạch ứng xử kịp thời trước mùa mưa bão Xác định xác phạm vi an toàn bảo vệ rễ Với trợ giúp GIS, GPS việc lập, theo dõi hồ sơ quản lý cho xanh dễ dàng hơn, xác Các cán tìm vị trí xanh cần cắt tỉa nhanh chóng việc sử dụng thông tin tọa độ chiết xuất từ hệ thống GIS Ngồi thơng tin chiều cao, kích thước, tên, loại, chất lượng… ta đưa vào thơng tin khác ảnh chụp qua thời gian, phim quay công việc trì bảo vệ xanh… cho Hệ thống giúp cho việc cấp Footer Page 48 of 126 Header Page 49 of 126 giấy phép chặt hạ, dịch chuyển xanh dễ dàng nhanh chóng tồn thơng tin xanh, cảnh quan cung quanh, thủ tục cấp giấy phép, mẫu biểu… tích hợp hệ thống Sau chặt hạ hay dịch chuyển trạng cập nhật lên hệ thống, đảm bảo cho thông tin ln ln xác cập nhật Tuy nhiên hệ thống đòi hỏi sở liệu lớn bao gồm lớp thông tin: giao thông, thủy hệ, khu nhà…; lớp thông tin xanh bao gồm vị trí, loại cây, tên, chiều cao, đường kính, chủ sở hữu, chất lượng, số cây, hồ sơ liên quan…; lớp thông tin quy hoạch xanh thành phố; lớp thông tin quy hoạch tổng thể thành phố Hiện chưa thấy công ty công bố sản phẩm Nghiên cứu “Ứng dụng GIS quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị Việt Nam” tác giả Trần Hùng (công ty Tư vấn Geo Việt) trình bày “Hội nghị Ứng dụng GIS tồn quốc” đề xuất quản lý tồn lớp thơng tin sở hạ tầng kỹ thuật đô thị Việt Nam có lớp thơng tin xanh đô thị công nghệ WebGIS Các nghiên cứu xây dựng đồ số hệ thống xanh tuyến phố Đà Nẵng Huế nhóm nghiên cứu khoa học sinh viên thực theo hướng ứng dụng GIS quản lý xanh đô thị Cơ sở liệu đầu vào nghiên cứu không chiết xuất từ ảnh vệ tinh mà dùng số liệu từ công ty xanh khảo sát thực địa Footer Page 49 of 126 Header Page 50 of 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Minh Quân, Trần Huỳnh Như, Đánh giá trạng đề xuất giải pháp phát triển mảng xanh công cộng thành phố Tân An, tỉnh Long An Chế Đình Lý (2007), Hướng đến xây dựng hệ thống thông tin quản lý môi trường xanh đô thị, Hội thảo "Công viên xanh quy hoạch phát triển đô thị" Nguyễn Ngọc Thạch (2011), ĐỊA THÔNG TIN - GEOINFORMATIC (Những nguyên lý Viễn thám, Hệ thống thông tin địa lý Hệ thống định vị toàn cầu), Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Giáo trình Cơ sở Viễn thám, Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thanh Minh Phạm Bách Việt (11/10/2005), Xác định khu vực xanh đô thị ảnh viễn thám có độ phân giải siêu cao-Quickbird, Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 9, Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh Tống Thị Huyền Ái (2012), Đo đạc trắc lượng lớp phủ ảnh vệ tinh đa thời gian phục vụ nghiên cứu biến đổi đất nông nghiệp huyện Đông Anh, Hà Nội, Luận văn Thạc sĩ Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trương Mai Hồng (2010), Bài giảng cảnh quan đô thị Bộ Tài nguyên Môi trường (2014), Chiến lược bảo vệ mơi trường quốc gia đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030, Hà Nội Trung tâm Quốc tế Nghiên cứu Biến đổi Toàn cầu (ICARGC)-ĐHQGHN, Sử dụng phần mền eCognition cho phân loại Định hướng đối tượng, Hà Nội 10 Viện Kiến trúc, Quy hoạch Đô thị & Nông thôn - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố (2012), TCVN 9257 : 2012 Quy hoạch xanh sử dụng công cộng đô thị - Tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội 11 Viện Kiến trúc, Quy hoạch Đô thị & Nông thôn - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Footer Page 50 of 126 Header Page 51 of 126 Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố (2009), TCVN 8270 : 2009 Quy hoạch xanh sử dụng hạn chế chuyên dụng đô thị - Tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội Tiếng Anh 12 Pia Addadbbo, Mariano Focareta, Salvo Marcuccio, Caludio Votto, Silvia L.Ullo (2016), Contribution of Sentinel-2 data for application in vegetation monitoring, ACTA IMEKO, ISSN: 2221‐870X, (2), pp 44-54 13 Jeanette McBride (2011), Mapping Chicago Area Urban Tree Canopy Using Color Infrared Imagery, A Master thesis presented to Department of Physical Geography and Ecosystem Analysis Centre for Geographical Information Systems of Lund University 14 Donald Kilberg, Molly Martin and Marvin Bauer Digital Classification and Mapping of Urban Tree Cover: City of St Paul Footer Page 51 of 126 (2011), ... HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Tịnh Thủy An ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÂY XANH ĐÔ THỊ QUẬN CẦU GIẤY, HÀ NỘI Chuyên ngành:... quan ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu xanh đô thị Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 Chương 2: Cơ sở khoa học ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu xanh đô thị Chương 3: Đánh giá trạng xanh. .. định biến động giám sát cách nhanh chóng, xác Đây lý để học viên chọn đề tài ? ?Ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu đánh giá trạng xanh đô thị quận Cầu Giấy, Hà Nội ” Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu khả