Ứng dụng GIS và viễn thám ước lượng tổng tiềm năng hấp thụ CO2 từ thảm thực vật thành phố Hồ Chí Minh

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018

Kỷ yếu khoa học

ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM ƯỚC LƯỢNG TỔNG TIỀM NĂNG
HẤP THỤ CO2 TỪ THẢM THỰC VẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cao Huỳnh Hồng Phấn*, Nguyễn Như Hảo
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh
*Tác giả liên lạc:
TĨM TẮT
Nghiên cứu này được thực hiện trên cơ sở ứng dụng GIS và viễn thám để tạo ra
bản đồ tổng thể tiềm năng hấp thụ CO2 của thực vật thay vì phải trực tiếp đo đếm
sinh khối. Từ các dữ liệu thu thập tiến hành xử lý ảnh viễn thám, tính tóa n giá
trị NDVI, thực hiện giải đóa n ảnh vệ tinh kết hợp kiểm tra độ chính xác bằng
Google map. Khi có kết quả phân loại, lượng hấp thụ CO2 tương ứng với mỗi
kiểu thảm thực vật được xác định dựa trên giá trị CO2 hấp thụ được điều tra.
Theo đó, tổng lượng CO2 hấp thụ tiềm năng sẽ bằng tổng diện tích của 1 đơn vị
hành chính nhân với khả năng hấp thụ của chúng. Nghiên cứu tạo ra bản đồ tổng
lượng tiềm năng CO2 hấp thụ theo từng quận, huyện và phường xã ở TP.HCM
nhằm hỗ trợ việc kiểm kê được lượng khí nhà kính CO2 và những nhà nghiên cứu
chính sách có thể đề xuất được chiến lược kế hoạch cắt giảm hiệu quả khả thi cụ
thể dựa trên các vị trí địa lý phát thải đặc biệt đối với các vị trí địa lý, khu vực
quan trọng đến sự phát triển kinh tế của cả nước và có xu hướng phát triển rất
nhanh như các thành phố lớn Hà Nội, TP.HCM.
Từ khóa: Ảnh viễn thám, chỉ số thực vật NDVI, hấp thụ CO2, khí nhà kính.
APPLICATION OF GIS AND REMOTE SENSING TO ESTIMATE THE
POTENTIAL AMOUNT OF CO2 ABSORBED BY VEGETATION
IN HO CHI MINH CITY
Cao Huynh Hong Phan*, Nguyen Nhu Hao
University of Natural resources and Environment
*Corresponding Author:

ABSTRACT
This study based on applications of GIS and remote sensing imaginary to conduct
the map of the potential amount of CO2 in HCMC which is taken up by vegetation
instead of direct calculation. From collected materials, Remotely sensed image
is calibrated to calculate NDVI, then classification is conducted by algorithm.
Thus, potential amount of CO2 is equivalent to one administrative unit multiplied
by absorption capacity. The outcome shows the potential CO2 capacity in each
unit in HCMC. Generally, The findings plays the vital role not only in inventory
of CO2 greenhouse gas but also in policy which propose a feasible reduction
strategy based on specific geographic locations, especially inbig cities such as
Hanoi and Ho Chi Minh City.
Keywords: CO2 absorption, Greenhouse gas, NDVI, remotely sensed image.
MỞ ĐẦU
Thành Phố Hồ Chí Minh là một đơ thị
đặc biệt ở nước ta, có tốc độ phát triển
kinh tế lớn nhất cả nước, song song với

quá trình phát triển kinh tế thì quá trình
đơ thị hóa diễn ra khá nhanh chóng.
Với tốc độ phát triển nhanh các nguồn
phát thải từ nhà máy, lưu lượng giao

675


Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018

thông ngày càng nhiều đã dẫn đến hàm
lượng CO2 trong khơng khí tăng đáng
kể, làm trầm trọng hơn tình hình biến

đổi khí hậu.
Thảm thực vật chính là bể hấp thụ khí
nhà kính thơng qua việc hấp thụ khí
CO2 từ khí quyển trong suốt q trình
quang hợp, và trong q trình phát
triển, các-bon vơ cơ trong CO2 được
được chuyển hóa thành chất hữu cơ
trong các thành phần của cây như: vỏ,
gỗ, lá, rễ.
Ngày nay, với sự phát triển của hệ
thống vệ tinh, việc tích hợp cơng nghệ
GPS, GIS với viễn thám là công cụ đắc
lực trong việc theo dõi sự biến động
thảm thực vật và tiềm năng hấp thụ khí
nhà kính của thảm thực vật thơng qua
chỉ số thực vật.
Chỉ số thực vật (Normalised
Difference Vegetation Index) viết tắt là
NDVI là một thuật tóa n tiêu chuẩn để
ước tính chất lượng thảm thực vật màu
xanh lá cây trên mặt đất bằng phép đo
phản xạ ở bước sóng màu đỏ và cận
hồng ngoại.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
Vật liệu nghiên cứu
Nghiên cứu thu thập các dữ liệu không
gian bao gồm ranh giới khu vực
nghiên cứu, ảnh landsat 8 năm 2016 có
độ phân giải 30 m được lấy từ 2 trang

web
chính
của
Mỹ

và
/>Ngồi ra, Các dữ liệu về dân số, diện
tích quận huyện, tên quận huyện của
TP.HCM năm 2016 và vị trí khảo sát
được tổng hợp từ niên giám thống kê
của Thành phố Hồ Chí Minh, Chi cục
thống kê và Google Map.
Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp thu thập dữ liệu
Để xây dựng bản đồ tổng tiềm năng
CO2 hấp thụ từ thảm thực vật, nghiên

Kỷ yếu khoa học

cứu đã kế thừa những nghiên cứu đi
trước và số liệu từ các văn bản, báo cáo
của cơ quan quản lí nhà nước, cơng ty
cơng viên cây xanh TP.HCM.
 Phương pháp xử lý, phân tích ảnh
viễn thám
Sau khi ảnh Landsat được chọn lựa,
việc xử lý, phân loại ảnh được tiến
hành như sau:
- Gom nhóm kênh ảnh.
- Gộp ảnh viễn thám.

- Tăng cường chất lượng ảnh.
- Cắt ảnh theo ranh giới khu vực
nghiên cứu.
- Tính chỉ số thực vật NDVI.
 Phương pháp phân loại ảnh
- Phân loại theo ngưỡng giá trị
NDVI.
- Đánh giá độ chính xác sau phân loại
ảnh.
 Phương pháp ứng dụng hệ thống
thông tin địa lý (GIS)
Dữ liệu viễn thám được sử dụng trong
đề tài có độ phân giải không gian là
30m với hệ tạo độ WGS 84. Mỗi pixcel
có giá trị NDVI < 0.6 sẽ được gán giá
trị 32.4 kg CO2/ ngày và pixcel có giá
trị NDVI > 0.6 có giá trị 90 kg
CO2/ngày. Sử dụng công cụ Zone
statistic as Table với lệnh Sum để tính
tổng lượng CO2 hấp thụ cho mỗi đơn
vị hành chính. Sau đó, tạo 1 shapefile
để chứa lượng trường dữ liệu tổng
lượng CO2 hấp thụ. Dùng công cụ Joint
để gán file shapefile trên vào lớp dữ
liệu hành chính.
Số liệu dân số, diện tích, lượng CO2
hấp thụ sau khi xử lý và tổng hợp được
đưa vào bảng thuộc tính của ArcGis
10.3 để tính tóa n và đưa ra bản đồ tổng
tiềm năng hấp thụ CO2 ở TP.HCM.

 Phương pháp phân tích và tổng hợp
số liệu
Số liệu sau khi thu thập được thống kê
và xử lý bằng các phần mềm như
Word, Excel. Kết quả của quá trình này

676


Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018

được trình bày dưới dạng các bảng.
Phương pháp trên được ứng dụng hiệu
quả nhằm phân tích, đánh giá được
tiềm năng giảm thiểu khí nhà kính ở
mỗi khu vực địa lý khác nhau và xây
dựng chính sách bảo tồn với những khu
vực được xem là “bể carbon”.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh chỉ số NDVI cho thấy được tỷ lệ
mảng xanh của thành phố phân bố
khơng đồng đều, có sự chênh lệch khá
cao giữa khu vực nội thành và khu vực
ngoại thành tại năm 2016. Giá trị
NDVI thấp nhất và cao nhất tương ứng
là -0.48 và 0.78. Khu vực có chỉ số
NDVI cao (NDVI > 0.6) tập trung ở
huyện Cần Giờ và Củ Chi. Ngược lại
khu vực có chỉ số NDVI thấp (NDVI <
0.2) là khu vực trung tâm thành phố và

khu vực có chỉ số NDVI trong khoảng
0.2-0.6 là khu vực ngoại thành.
Xét trên toàn bộ Thành phố Hồ Chí
Minh thì diện tích khu vực là khoảng
2.095 km2, diện tích có lớp phủ thực
vật chiếm 72.28% diện tích tồn Thành
phố. Sở dĩ, mật độ khơng gian xanh của
tồn Thành phố cao là bởi vì, TP.HCM
có khu dự trữ sinh quyển Cần Giờ và
các huyện ngoại thành vẫn chưa thực
sự thu hút dân cư.
Kết quả phân loại ảnh
Kết quả phân loại ảnh năm 2016 cho
thấy, Pixel có giá trị NDVI < 0.2 được
xem là thủy hệ hoặc đất trống có diện
tích 577.197 km2 ( chiếm 27.7%); pixel
0.2 71044.486 km2 (50.15%) được coi là
trảng cỏ và cây xanh; và NDVI > 0.6
chiếm 460.707 km2 (chiếm 22.12%)
chủ yếu là rừng ngập mặn.
Đánh giá độ chính xác của phương
pháp phân loại
Để đánh giá độ chính xác của phương
pháp phân loại trên, nghiên cứu lấy tọa
độ các vị trí khảo sát được định vị trên
Google Earth hoặc bằng thực địa ghi

Kỷ yếu khoa học

nhận được để xác định loại đối tượng
đang khảo sát. Sau đó tiến hành so sánh
giá trị thực tế với giá trị trên ảnh phân
loại, từ đó đánh giá được độ chính xác
của phương pháp phân loại.
Kết quả xây dựng bản đồ tiềm năng
CO2 hấp thụ từ thảm thực vật
TP.HCM
Qua tính tóa n và xữ lí dữ liệu, các đơn
vị hành chính phường, xã của Quận 1,
Quận 2, Quận 9, Quận 12, Quận Bình
Tân, Quận Gị Vấp, Quận Thủ Đức,
Huyện Nhà Bè, Huyện Bình Chánh,
Huyện Củ Chi, Huyện Cần Giờ có lớp
phủ thực vật phân bố tương đối đồng
đều. Vì vậy, tiềm năng hấp thụ khí CO2
ở mỗi phường, xã khơng có sự khác
biệt rõ rệt. Ngược lại, trữ lượng CO2 ở
các đơn vị hành chính phường, xã của
Quận 3, Quận 4, Quận 5, Quận 6,
Quận 7, Quận 8, Quận 10, Quận 11,
Quận 12, Quận Tân Bình, Quận Thủ
Đức, Quận Gị Vấp, Quận Bình Tân,
Quận Tân Phú phân bố không đồng
đều, tập trung tại một số đơn vị hành
chính nhất định do các yêu tố như loại
thực vật, chất lượng thảm thực vật, yếu
tố diện tích khu vực và do thảm thực
vật tập trung nơi những nơi nhất định.
Các Quận trung tâm nội thành như

Quận 1, Quận 3, Quận 4, Quận 5, Quận
6, Quận 7, Quận 8, Quận 11, Quận
10,Quận Tân Phú, Quận Tân Bình,
Quận Phú Nhuận, Quận Gị Vấp, Quận
Thủ Đức có tổng tiềm năng hấp thụ khí
nhà kính thấp và các quận nội thành
đang trong q trình đơ thị hóa như
Quận 2, Quận 9, Quận 12, Quận Bình
Tân, Quận Thủ Đức thì con số này ở
mức trung bình. Mật độ dân số tại các
khu vực nội thành rất cao, dân số tập
trung chủ yếu vào các quận nội thành,
với tình trạng diện tích đất “khan
hiếm” nhưng dân cư tập trung đông
dẫn đến thảm thực vật bị chiếm dụng
cho các mục đích khác. Ngược lại,
thảm thực vật dày tại các huyện ngoại

677


Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018

thành, đặc biệt là Huyện Cần Giờ và
Huyện Củ Chi đóng vai trị như bể hấp
thụ khí nhà kính cho tồn thành phố.
KẾT LUẬN
Nghiên cứu cho thấy khả năng hấp thụ
khí nhà kính ở các quận trung tâm nội
thành kém như Quận 1, Quận 3, Quận

4, Quận 5, Quận Phú Nhuận, trong đó
Quận 4 có lớp phủ thực vật thưa thớt
nhất và khả năng hấp thụ CO2 kém nhất
(16,096 tấn CO2/ ngày). Đối với các
quận nội thành như Quận 2, Quận 6,
Quận 7, Quận 8, Quận 9, Quận 11,
Quận 12, Tân Bình, Thủ Đức, Gị Vấp,
Bình Tân, Tân Phú, thảm thực vật tại
Quận 9 có trữ lượng CO2 cao nhất đạt
gần 3163,261 tấn/ ngày. Đối với các

Kỷ yếu khoa học

huyện ngoại thành, trữ lượng CO2 được
hấp thụ cao nhất từ rừng ngập mặn tại
Huyện Cần Giờ với khả năng hấp thụ
khoảng 35.894,075 tấn CO2/ngày.
Nhìn chung nghiên cứu này đã cung
cấp bức tranh tổng thể về tiềm năng
hấp thụ khí nhà kính ở mơi đơn vị hành
chính ở TP.HCM. Nghiên cứu sẽ góp
phần giảm tác động của BĐKH và hỗ
trợ quy hoạch đô thị, quy hoạch sử
dụng đất và chính sách định cư của
người dân. Ngồi ra, việc tính tóa n,
đánh giá lượng phát thải và hấp thụ
CO2 ở các thành phố lớn như TP.HCM
được xem là 1 trong những nghiên cứu
rất cần thiết, cấp bách và mang tính
thực tiễn cao hiện nay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
BẢO HUY. 2009. Ước lượng năng lực hấp thụ CO2 của Bời Lời Đỏ (Litsea
glutinosa) trong mơ hình nơng lâm kết hợp Bời Lời Đỏ- Sắn ở huyện Mang
Yang, tỉnh Gia Lai – Tây Nguyên, Việt Nam.
NGUYỄN VĂN TÀI, NGUYỄN TÙNG LÂM, HOÀNG NGỌC HÂN. Các
nguồn phát thải và định hướng gỉảm phát thải khí nhà kính. Viện Chiến
lược, Chính sách TN&MT.
TRẦN LIÊM KHIẾT. 2012. Nghiên cứu đánh giá phát thải khí nhà kính trong
hoạt động khai thác hải sản và đề xuất các biện pháp giảm thiểu (nghiên
cứu điển hình tại thành phố Hải Phòng).

678