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 Đơ 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

Tơi 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 cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các
kết quả, số liệu được trình bày trong luận án là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ cơng 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 tơi hồn thành luận án. Với những lời
chỉ dẫn, những tài liệu, sự tận tình hướng dẫn và những lời động viên của Thầy Cơ
đã giúp tơi vượt qua nhiều khó khăn trong q trình thực hiện luận án này.
Tơi 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 tơi trong
suốt q 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 tơi 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
ĐƠ THỊ ....................................................................................................................... 7
1.1. Tổng quan nghiên cứu hình thái đơ 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 trị của hình thái đơ thị trong định hướng qui hoạch và quản lí đơ thị ........ 44
1.6. Viễn thám, GIS và các chỉ số không gian trong nghiên cứu hình thái đơ thị .... 46
1.7. Phương pháp và qui trình nghiên cứu ................................................................ 53
Chương 2: SỬ DỤNG VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI ĐƠ
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 TỐN CÁC CHỈ SỐ KHƠNG GIAN HÌNH THÁI ĐƠ THỊ
HÀ NỘI ........................................................................................................ 88
3.1. Lựa chọn chỉ số không gian phân tích hình thái đơ thị ................................. 88
iii


3.2. Nhóm chỉ số khơng gian trong nghiên cứu hình thái đơ thị Hà Nội .................. 94
3.3. Xử lí tính tốn các chỉ số khơng gian trên kết quả phân loại ảnh .......................... 102
Chương 4: HÌNH THÁI ĐƠ THỊ HÀ NỘI VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
ĐƠ THỊ HĨA HÀ NỘI ........................................................................................... 115
4.1. Ảnh hưởng của vành đai giao thơng và các trục giao thơng chính đến q trình
đơ thị hóa Hà Nội .................................................................................................... 115
4.2. Ảnh hưởng của khoảng cách đến trung tâm thành phố lên q trình đơ thị hóa
Hà Nội ..................................................................................................................... 120
4.3. Ảnh hưởng của việc chuyển đổi ranh giới và nâng cấp hành chính đến quá trình
đơ thị hóa Hà Nội .................................................................................................... 124
4.4. Hình thái và qui luật phát triển hình thái đơ 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 CƠNG 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 đơ 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 khơng gian. ......................................................100
Bảng 3.2. Nhóm các quận huyện có cùng trạng thái...............................................111
Bảng 3.3. Thơng 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 thơng 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 khơng 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 đơ thị cổ La Mã . .......................................................10
Hình 1.1.c. Mơ hình thành phố Milano, Christinopolis, Neufbrisach theo dạng
hình trịn ..................................................................................................................10
Hình 1.3.(a) Quy hoạch thành phố Brasillia, (b) Quy hoạch thành phố Chandigarh,
(c) Mơ 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 Ln Đơn của Patrick Abercrombie (1994) .............................15
Hình 1.8. Phương án Ln Đơn 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 khơng 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 mơ hình phát triển hệ thống dân cư đơ thị .............................18
Hình 1.13. Các giai đoạn phát triển đơ 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 đơ Hà Nội thời kỳ 1960-1964 ...................38
Hình 1.16. Sơ đồ quy hoạch chung thủ đơ 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 đơ 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 thơng 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 đơ thị ..................................................................72
Hình 2.11. Qui trình phân loại đất nơng 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 khơng 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 mơ hình hóa các khơng gian đơ 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 đơ thị (CA) .......................................................94
Hình 3.4. Số lượng mảnh đơ 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 tốn các chỉ số khơng gian tại các qui mô nghiên cứu ...................103

viii


Hình 3.10. Sơ đồ tính tốn 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 đơ thị hóa và thay đổi chức năng hành chính ... 111
Hình 3.14. Các quận huyện của Hà Nội ..................................................................113
Hình 4.1. Đất đơ thị mở rộng theo đường giao thơng .............................................115
Hình 4.2. Chỉ số CA quanh vành đai giao thông và các trục giao thơng chính ......118
Hình 4.4.a. Thay đổi chỉ số LPI, ED, IJI quanh vành đai giao thông .....................119
và các trục giao thơng 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 đơ 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 đơ 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 đơ 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 đơ thị thành phố Hà Nội 1993
Hình 4.15. Bản đồ hình thái đơ thị thành phố Hà Nội 2000
Hình 4.16. Bản đồ hình thái đơ thị thành phố Hà Nội 2007
Hình 4.17. Bản đồ hình thái đơ thị thành phố Hà Nội 2012

ix


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Q trình đơ 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 khơng
nằm ngồi q trình này, đơ thị hóa tại Việt Nam diễn ra mạnh mẽ từ thời kì
đổi mới (1986), q 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 đơ thị hóa là 32%. Q trình đơ 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 q trình hình thành và phát triển lâu đời hơn 1000 năm lịch sử, trải
qua rất nhiều giai đoạn đơ 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 đơ thị do
q trình đơ thị hóa [9]. Giai đoạn 1990 đến nay q trình đơ 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 đơ thị, các thời điểm qui hoạch chính. Các thay đổi này chính là
một trong những yếu tố chính tạo nên q trình đơ thị hóa, trong đó đơ thị hóa
là yếu tố quan trọng của q trình hình thành và phát triển hình thái khơng gian

đơ thị Hà Nội.
Trong bối cảnh đơ thị hóa diễn ra nhanh chóng như vậy, cơng tác định
hướng qui hoạch đóng một vai trị rất quan trọng. Có rất nhiều góc nhìn để
đánh giá một q trình đơ 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 đơ thị mà cịn về quan hệ của các đối
tượng không gian. Đây là các thơng tin mà nhà quy hoạch rất quan tâm vì nhờ
đó, người ta có thể đánh giá được mức độ phù hợp của q trình đơ thị hóa với
quy hoạch được xây dựng trước đó. Có thể xác định được hình thái khơng gian
đơ thị tại một giai đoạn nào đó phục vụ cho cơng tác định hướng qui hoạch.
1


Với vai trị của việc nghiên cứu hình thái trong cơng tác định hướng qui hoạch,
Chính phủ và Bộ Xây Dựng cũng đã có các qui định về cơng tác qui hoạch
trong đó cơng 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 q trình đơ 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 đơ thị.
Kết quả đánh giá lớp phủ trong đó có đất đơ thị có thể được xem xét dưới
nhiều góc độ khác nhau. Hiện có rất nhiều phương pháp theo dõi q trình đơ thị
hóa, thay đổi về lớp đất đơ thị, q 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 khơng
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 đơ thị trên quy mơ khơng gian và thời gian, phục vụ việc ra quyết định
trong quy hoạch đơ 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 đơ 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 khơng gian đơ thị; thống kê,
phân tíc các giai đoạn qui hoạch hình thái khơng gian của Hà Nội; Các ứng dụng
của viễn thám, GIS, các ứng dụng của chỉ số khơng gian trong nghiên cứu hình thái
đơ thị.
- Lựa chọn công cụ phân loại ảnh viễn thám và phân tích khơng 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 đơ thị trong giai đoạn 1990 đến 2012.
- Lựa chọn bộ chỉ số khơng 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 q trình đơ thị hóa và xác định sự hình
thành hình thái đơ thị tại khu vực nghiên cứu.
- Sử dụng phương pháp phân tích khơng gian xác định các yếu tố ảnh hưởng

trực tiếp đến biến đổi hình thái đơ thị Hà Nội. Luận án xem xét trên các qui mơ sau:
+ Tồn khu vực nghiên cứu
+ Theo quận, huyện
+ Theo vành đai giao thông và trục đường giao thơng chính
+ Theo khoảng cách đến điểm trung tâm
- Lượng hóa sự phát triển đơ thị sử dụng các chỉ số khơng 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,
Hồn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Cầu Giấy, Tây Hồ, Thanh Xuân, Hồng 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 đơ 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 đơ 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 khơng 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 thơng qua các chỉ số khơng gian cho phép phân tích rõ biến động hình thái
đơ 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 khơng gian đơ thị Hà Nội mở rộng theo bán kính
vịng trịn trung tâm với tia nan quạt của mạng lưới nhà ở phát triển theo các trục
giao thơng 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 khơng gian thơng 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 đơ 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 khơng 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 đơ 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 đơ 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 đơ thị
Chương 3: Tính tốn các chỉ số khơng gian hình thái đơ thị Hà Nội
Chương 4: Hình thái đơ thị và các yếu tố ảnh hưởng đến đơ thị hóa Hà Nội

6


Chương 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
HÌNH THÁI ĐƠ THỊ
1.1. Tổng quan nghiên cứu hình thái đơ thị
1.1.1. Lịch sử phát triển hình thái đơ thị
Hình thái đơ thị là khoa học nghiên cứu hình dạng các yếu tố cấu thành
khơng gian đơ thị. Hay nói cách khác, hình thái đơ thị liên quan đến hình dạng đơ
thị như việc bố trí, sắp xếp các cơng trình trong đơ thị, kiểu sắp xếp bố trí các đối

tượng đơ thị tạo ra q trình hình thành đơ thị về mặt không gian với các kiểu khác
nhau. Như vậy, hình thái đơ thị liên quan đến những nội dung như: hình dạng tổng
thể đơ thị, dạng hình học của các tuyến đường giao thơng, kích thước các lơ đất,
hình dạng và khối tích của cơng trình...
Trong ngơn 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 cơng trình, hình dạng
các lơ đất, mạng lưới đường giao thơng [17]. Kiến thức hình thái học giúp các
nhà thiết kế đô thị hiểu các hình dạng, hình thức khơng gian khu vực, các q
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 q trình phát triển.
Hình thái đơ 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 khơng 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 đơ 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 đơ 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, tồn cầu hóa)

- Giao thông (đi bộ, dùng sức ngựa, động cơ hơi nước, ơ tơ, máy bay)
- Văn hóa (tơn giáo, thói quen)
Hình thái đơ 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 q 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 cơng 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 nơng nghiệp thường khơng 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 đơ thị. Tuy nhiên, đơ 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 đơ thị. Hay nói
cách khác, chính chức năng của đô thị là lý do tồn tại của đô thị. Đơ 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 qn sự - chính trị - tơn giáo: Đây có lẽ là chức năng xuất hiện
đầu tiên của đơ thị từ khi cịn là những thành lũy với nhiệm vụ phịng 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 tơn 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 cơng được hình thành, việc trao đổi hàng hóa, bn bán thương mại tạo
nên chợ và các trung tâm giao thương đã tạo nên một không gian đơ thị.
 Chức năng trung tâm văn hóa: Đơ 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 q trình phát triển, đơ thị hình thành thêm nhiều chức năng
đơn lẻ khác: du lịch, khoa học - đào tạo, công nghiệp .v.v...
Tuy nhiên, đơ thị nào cũng vậy, tính chất hay quy mơ 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, đơ 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 cơng trình kiến trúc được hình thành với sự kết hợp hài hịa
với cảnh quan tự nhiên, do đó các đơ thị loại này có hình dáng khơng gian rất phong
phú. Dạng hình thái khơng gian này phát triển rực rỡ vào giai đoạn 460TCN.
 Phát triển theo nguyên tắc hình học trật tự: hình thái khơng gian có dạng
hình vng, 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 đơ thị lại được phản ánh thơng qua đường
bao mặt bằng và hình thức bên trong mặt bằng, bao gồm 3 dạng chính:
+ Hình trịn
+ Hình vng
+ 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 phịng vệ.

Hình 1.1.c. Mơ hình thành phố Milano, Christinopolis, Neufbrisach theo dạng hình
trịn [12]

10


Thời kỳ Cận đại, hiện đại, hình thái đơ thị cũng đã có nhiều sự thay đổi. Với
rất nhiều mơ hình và học thuyết mới, từ các lý luận khơng tưởng của mơ hình đơ thị
lý tch
các đối tượng đơ thị từ ảnh vệ tinh Landsat và Spot sử dụng trong luận án phụ thuộc
rất nhiều vào hai bước: phân đoạn ảnh và phân loại ảnh. Các yếu tố đưa từ ngồi vào
(hình dạng, kích thước đối tượng, khoảng cách từ các đối tượng này tới một số vật
chuẩn như sông, hồ) đã được NCS sử dụng để điều chỉnh các segment ảnh sau phân
đoạn và tổ chức phân đoạn thành các bước cho phù hợp với sự nhận biết của mắt
thường. Các thơng số nói trên lại được tập hợp lại dưới dạng các bộ tiêu chí (Rule
Set) cho phù hợp với từng đối tượng cần chiết tách. Phương thức này cho phép nâng
cao độ tin cậy và độ chính xác của kết quả phân loại.
3. Để tăng lượng thơng tin có ích cho việc lập bộ tiêu chí của từng lớp, NCS

đã sử dụng một số chỉ số vật lý tính từ dữ liệu ảnh Landsat và SPOT như chỉ số
NDVI, chỉ số độ chói (brightness index) và một số thông số thông kê của các kênh
ảnh như độ lệch chuẩn của các pixel tạo nên đối tượng đã được phân đoạn. Phương
pháp này cho phép loại các đối tượng vẫn còn bị ghép vào một lớp.
4. Lớp đất đô thị lấy từ kết quả phân loại được sử dụng làm các mảnh
(patch), đối tượng để đo các chỉ số không gian. Các chỉ số được lựa chọn để đo bao
gồm: CA (diện tích đất đơ thị), NP (số lượng mảnh đô thị), ED (mật độ cạnh đô thị),
PD (mật độ mảnh), IJI (mức độ liền kề giữa các mảnh đô thị) và LPI (chỉ số mảnh
lớn nhất).
5. Sáu chỉ số được lựa chọn đủ để đánh giá được mối quan hệ của các đối
tượng trong không gian của khu vực nghiên cứu. Nhóm chỉ số trong luận án có quan
146


hệ, ảnh hưởng lẫn nhau khi phân tích kết hợp nhóm chỉ số này đã thấy rõ q trình
đơ thị hóa và sự hình thành hình thái đơ thị Hà Nội. Bộ chỉ số này là cơng cụ hữu
ích để miêu tả, định lượng sự thay đổi cấu trúc không gian, các mẫu dạng đơ thị. Nó
cịn làm sáng tỏ các yếu tố ảnh hưởng, tác động đến quá trình đơ thị hóa cũng như
sự hình thành hình thái khơng gian đơ thị Hà Nội và có thể dùng làm cơ sở để đánh
giá và định hướng qui hoạch về mặt khơng gian.
6. Hình thái khơng gian đơ thị Hà Nội trong giai đoạn nghiên cứu có các đặc
điểm sau:
Các khu càng gần điểm trung tâm Hà Nội thì có tốc độ đơ thị hóa nhanh, có
xu hướng thu hẹp đất dành cho phát triển đơ thị. Đơ thị hóa lan tỏa từ vùng lõi ra
bên ngồi
Đất đơ thị được mở rộng dọc các vành đai giao thông cũng như các trục giao
thơng chính của Hà Nội, cụ thể vành đai 1, vành đai 2, vành đai 3 và một số tuyến
đường mới như Lê Văn Lương, Phạm Hùng.
Tại các khu vực có sự chuyển đổi ranh giới hành chính như các quận mới
thành lập hay các huyện có một số xã được chuyển thành phường thì đơ thị hóa

càng mạnh. Các quận giữ nguyên trạng thái phường phường thì tốc độ đơ thị hóa
tăng sau đó chậm như quận Hồn Kiếm, Ba Đình.
7. Luận án đã xác định được 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến đơ thị hóa và q
trình hình thành hình thái khơng gian đơ thị Hà Nội: 1) khoảng cách tính đến điểm
trung tâm, 2) hệ thống giao thông bao gồm các vành đai giao thơng và các trục giao
thơng chính, 3) sự chuyển đổi chức năng hành chính tại các quận huyện của Hà Nội.
8. Trên cơ sở phân tích qui luật và các yếu tố ảnh hưởng có thể thấy hình thái
đơ Hà Nội sẽ tiếp tục phát triển theo đường tròn đồng tâm với bán kính tăng dần,
dọc theo các trục giao thơng chính liên kết với các đơ thị vệ tinh phù hợp với định
hướng qui hoạch của Hà Nội đến năm 2030.

147


KIẾN NGHỊ
Dựa trên các kết luận của đề tài, NCS đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo
1. Do hạn chế của các độ phân giải không gian của các dữ liệu sử dụng
trong luận án nên trong tương lai các nghiên cứu về q trình đơ thị hóa, hình thái
đơ thị Hà Nội, cần có dữ liệu độ phân giải cao hơn để có thể nghiên cứu các mẫu
dạng chi tiết của đối tượng đô thị.
2. Các thời điểm có dữ liệu dùng trong luận án là chưa đủ để theo dõi các
biến động có tính liên tục của đơ thị và mối liên quan của nó đến các yếu tố có ảnh
hưởng như vành đai giao thơng và các trục giao thơng chính. Vì vậy, trong tương lai
cần tăng thêm chuỗi ảnh viễn thám cho công việc này.
3. Luận án mới chỉ xét được sự hình thành và phát triển hình thái đơ thị
Hà Nội thuần túy về mặt không gian mà chưa đề cập được đến các khía cạnh
kinh tế xã hội của q trình đơ thị hóa. Trong tương lai, cần có các nghiên cứu
liên ngành khác giải quyết mối quan hệ giữa đơ thị hóa và phát triển kinh kế xã
hội Hà Nội.

148


DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC
CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Phạm Văn Cự, Phạm Minh Thắng, Lê Thị Minh Phương (2010), “Feature
extraction for metric characterization of residential urban form of Ha Noi city”,
Hội nghị viễn thám Á Châu (ACRS), Hà Nội.
2. Lê Thị Minh Phương, Uông Phương Lan, Lê Thị Minh Huyền (2011), “Kết
hợp viễn thám và Fragstat đo đạc các chỉ số đô thị tại Quận Cầu Giấy”, Tạp
chí Xây Dựng Bộ Xây Dựng - số 50 năm ngày thành lập, tr 58-61.
3. Lê Thị Minh Phương, Nguyễn Thành Len (2011), “Phân loại định hướng
đối tượng ảnh vệ tinh phục vụ nghiên cứu đô thị”, Tạp chí khoa học kiến
trúc và xây dựng, số 6, tr 54-56.
4. Lê Thị Minh Phương (2013), “Sử dụng viễn thám và các chỉ số không gian
phục vụ nghiên cứu một số đặc điểm đơ thị hóa tại huyện Từ Liêm - Hà
Nội”, Tạp chí khoa học Kiến trúc và Xây dựng, số12, tr 64-68.

149


TÀI LIỆU THAM KHẢO
TiếngViệt
1. Bộ Xây Dựng (1998), Thuyết minh Quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội
đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050.
2. Bộ Xây Dựng (2008), Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về qui hoạch xây dựng.
3. Đinh Thị Bảo Hoa (2007), "Nghiên cứu sử dụng hợp lý đất vùng ven đơ - Huyện
Thanh Trì, Hà Nội với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và hệ thông tin Địa lý",
Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

4. Đinh Thị Bảo Hoa (2010), "Ứng dụng mơ hình Fractal với tư liệu viễn thám đa
độ phân giải nghiên cứu thực trạng và xu hướng sử dụng tài nguyên đất đai trong xu
thế phát triển kinh tế xã hội vùng ven đô Hà Nội", Đề tài mã số QG – 08 - 15, Đại
học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
5. Nguyễn Đình Tri, Đinh Thanh Loan (2011), "Bốn lần điều chỉnh địa giới hành
chính thành phố Hà nội thời kỳ 1954 -2008 ý nghĩa và kinh nghiệm".
6. Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Cơ sở viễn thám, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại
học Quốc Gia Hà Nội.
7. Nguyễn Thế Bá (2004), Qui hoạch xây dựng phát triển đô thị, Nhà xuất bản
Xây dựng.
8. Nguyễn Thị Thiềng, Phạm Thúy Hương, Patrick Gubry, Franck Castiglioni,
Jean-Micheal Cusset (2006), "Đô thị Việt Nam trong thời kỳ quá độ", Nhà xuất
bản thế giới.
9. Phạm Sỹ Liêm (2013), "Nâng cao hiệu quả quản lí phát triển đơ thị theo qui
hoạch", Hội thảo quản lí xây dựng đô thị theo qui hoạch, Hà Nội.
10. Phạm Thúy Loan (2011), "Những biến đổi hình thái khơng gian đơ thị Hà Nội
dưới tác động của q trình tồn cầu hóa", Tạp chí Quy hoạch Đơ thị 6.
11. Trần Hùng, Nguyễn Quốc Thơng (1997), "Một nghìn năm Thăng Long - Hà
Nội", Nhà xuất bản xây dựng.

150