ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

NGUYỄN VĂN HỒNG

PHÂN TÍCH ĐƠ THỊ HĨA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỬ
DỤNG DỮ LIỆU LANDSAT GIAI ĐOẠN 1979 - 2022

Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
Mã số: 8440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2023


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1 : TS. Phan Hiền Vũ
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 : TS. Nguyễn Trường Ngân
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Phạm Thị Mai Thy
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Lê Minh Vĩnh
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp. HCM ngày 07/07/2023
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch: TS. Lương Bảo Bình
2. Thư ký: TS. Phan Thị Anh Thư
3. Ủy viên: TS. Nguyễn Trường Ngân
4. Phản biện 1: TS. Phạm Thị Mai Thy
5. Phản biện 2: TS. Lê Minh Vĩnh
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Văn Hồng
MSHV : 2070499
Ngày, tháng, năm sinh: 10/08/1998
Nơi sinh: Bắc Giang
Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và Hệ thống thông tin Địa lý
Mã số : 84.4.02.14
I. TÊN ĐỀ TÀI:
Tiếng việt: Phân tích đơ thị hóa Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng dữ liệu Landsat giai
đoạn 1979 – 2022
Tiếng anh: Urbanization analysis of Ho Chi Minh City using Landsat data for the period
1979-2022
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Phân loại lớp phủ bề mặt TP.HCM giai đoạn 1979-2023 dựa vào ảnh Landsat
- Lọc không gian tạo bề mặt đơ khu đơ thị từ bề mặt cơng trình xây dựng
- Tính các chỉ số, biên tập bản đồ và phân tích đơ thị hóa
III.


NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2023

IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/06/2023

V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Phan Hiền Vũ và TS. Nguyễn Trường Ngân
Tp. HCM, ngày 11 tháng 06 năm 2023

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. Phan Hiền Vũ

TS. Nguyễn Trường Ngân

TS. Lương Bảo Bình

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
(Họ tên và chữ ký)


i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt q trình hồn thành bài luận văn của mình, tơi đã nhận được rất nhiều sự
quan tâm và nhiệt tình giúp đỡ từ Q Thầy, Cơ, Anh, Chị và bạn bè, tôi xin chân thành
gửi lời cám ơn tới:
Thầy TS. Phan Hiền Vũ và thầy TS. Nguyễn Trường Ngân đã tận tụy hướng dẫn tôi
về mọi mặt của vấn đề nghiên cứu. Khiến cho tơi có được định hướng, phương pháp và
lối lập luận chặt chẽ hơn trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện luận văn Thạc sỹ
này.
Quý Thầy, Cô giảng dạy lớp Cao học Bản đồ, Viễn thám và Hệ thống thông tin Địa lý
tại Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã truyền đạt những tri thức vô cùng quý giá
cho tôi trong suốt q trình theo học tại Trường.
Các Anh, Chị cùng khóa và khóa trên tại Trường đã nhiệt tình hỗ trợ tơi thực hiện luận
văn.
Xin kính chúc Q Thầy, Cơ và các Anh, Chị luôn mạnh khỏe.
Xin chân thành cám ơn!
TP.HCM, tháng 7 năm 2023

Nguyễn Văn Hồng


ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nghiên cứu này tập trung khai thác hình ảnh vệ tinh Landsat từ năm 1979 đến 2022, kết
hợp với dữ liệu dân số tương ứng để ước tính các chỉ số về đơ thị hóa của TP.HCM. Đầu
tiên, các lớp phủ bề mặt của thành phố được trích xuất bằng phương pháp phân loại
Random Forest. Thứ hai, sử dụng các kĩ thuật lọc không gian để xác định các khu vực
đô thị từ lớp phủ bề mặt cơng trình xây dựng. Thứ ba, kết hợp với dữ liệu dân số tương
ứng các thời điểm, tính tốn các chỉ số đơ thị hóa. Kết quả cho thấy diện tích bề mặt đơ
thị biến động từ 5% đến 32% diện tích tổng của thành phố. Chỉ số UE (Urban Expansion)
thể hiện sự mở rộng đô thị về mặt không gian diễn ra rất mạnh tại các vùng ngoại thành,

các vùng nội thành thì hầu hết quỹ đất đều đã là đô thị. Chỉ số PE (Population Expansion)
cho thấy dân số tăng trưởng chậm tại nội thành và mạnh tại ngoại thành, nhưng giai
đoạn 2020-2022 thì ngược lại do ảnh hưởng bởi Covid-19. Hệ số 𝑛 thể hiện mối quan
hệ giữa gia tăng dân số và giãn nở đô thị, kết quả cho thấy 𝑛 bằng 0 tại các quận trung
tâm và biến động mạnh dần tới các quận huyện ngoại thành. Chỉ số LCR (Land
Consumption Ratio) thể hiện tỉ lệ tiêu thụ đất trên đầu người tăng nhẹ ở các quận trung
tâm và tăng mạnh dần với các quận huyện xa trung tâm thành phố. Kết quả cung cấp
thông tin hữu ích cho quản lý quy hoạch, mơi trường và đô thị.


iii

ABSTRACT
This study focuses on exploiting Landsat satellite images from 1979 to 2022, combined
with corresponding population data to estimate indicators of HCMC's urbanization.
First, the city's surface overlays were extracted using the Random Forest classification
method. Second, use spatial filtering techniques to identify urban areas from the building
surface overlay. Third, combined with population data corresponding to the time,
calculate the urbanization index. The results show that urban surface area varies from
5% to 32% of the total area of the city. The UE (Urban Expansion) index shows that the
urbanization rate is very strong in the suburbs, most of the land bank is already urban.
The PE (Population Expansion) index shows that the population growth is slow in the
inner city and strong in the suburbs, but in the 2020-2022 period, the opposite is due to
the impact of Covid-19. The index n shows the relationship between population growth
and urban expansion, the results show that n is zero in the central districts and fluctuates
strongly in the suburban districts. The LCR (Land Consumption Ratio) shows that the
land consumption rate per capita increases slightly in the central districts and gradually
increases in the districts far from the city center. The results provide useful information
for planning, environmental and urban management.



iv

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan luận văn “Phân tích đơ thị hóa TP.HCM sử dụng dữ liệu Landsat
giai đoạn 1979-2022” là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi dưới sự hướng dẫn của TS.
Phan Hiền Vũ và TS. Nguyễn Trường Ngân. Các số liệu và dữ liệu trong đề tài này được
thu thập và sử dụng một cách trung thực, có nguồn gốc rõ ràng. Kết quả nghiên cứu
được trình bày trong luận văn này khơng sao chép của bất cứ luận văn nào. Nếu có bất
kỳ sự gian lận nào, tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng cũng như kết quả luận văn
của mình.

TP.HCM, tháng 7 năm 2023

Nguyễn Văn Hồng


v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................... iv
MỤC LỤC .................................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... vii
DANH SÁCH BẢNG ..............................................................................................viii
DANH SÁCH PHƯƠNG TRÌNH ............................................................................ ix
DANH SÁCH THUẬT NGỮ TIẾNG ANH VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT .................... x
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1.1


Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1

1.2

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu .................................................................... 6

1.3

Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 7

1.4

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ............................................................ 7

1.5

Nội dung luận văn .......................................................................................... 8

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ................................................... 10
2.1

Các cơng trình nghiên cứu quốc tế ................................................................ 10

2.2

Các cơng trình nghiên cứu tại Việt Nam ....................................................... 14

CHƯƠNG 3. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ....................................................... 17
3.1


Khu vực nghiên cứu ...................................................................................... 17

3.2

Dữ liệu Landsat ............................................................................................ 19

3.1.1 Chương trình vệ tinh Landsat ..................................................................... 19
3.1.2 Đặc điểm cảm biến ..................................................................................... 20
3.1.3 Đặc điểm ảnh ............................................................................................. 24
3.1.4 Đặc điểm lớp phủ bề mặt ............................................................................ 26
3.3

Giải thuật phân loại Random Forest .............................................................. 27

3.4

Đánh giá độ chính xác sau phân loại ............................................................. 30

3.5

Lọc khơng gian ............................................................................................. 31

3.6

Chỉ số đơ thị hóa ........................................................................................... 32

3.6.1 Chỉ số tỉ lệ tiêu thụ đất................................................................................ 32
3.6.2 Chỉ số UE (Urban Expansion) .................................................................... 32
3.6.3 Chỉ số PE (Population Expansion) ............................................................. 33

3.6.4 Chỉ số mối quan hệ giữa gia tăng dân số và giãn nở đô thị......................... 33
3.7

Nền tảng Google Earth Engine ..................................................................... 34


vi

CHƯƠNG 4. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ................................................................ 37
4.1

Thu thập dữ liệu............................................................................................ 37

4.1.1 Dữ liệu dân số ............................................................................................ 37
4.1.2. Dữ liệu viễn thám ...................................................................................... 40
4.1.3. Dữ liệu mẫu ............................................................................................... 42
4.2

Phân loại lớp phủ bề mặt .............................................................................. 46

4.3

Xác định bề mặt khu đơ thị ........................................................................... 51

4.4

Tính các chỉ số đơ thị hóa ............................................................................. 52

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................ 54
5.1


Biến động lớp phủ bề mặt TP.HCM giai đoạn 1979-2022. ............................ 54

5.2

Urban Expansion .......................................................................................... 57

5.2.1 Giãn nở bề mặt đô thị ................................................................................. 57
5.2.2 Chỉ số UE ................................................................................................... 63
5.3

Population Expansion ................................................................................... 66

5.4

Đô thị hóa ..................................................................................................... 67

5.4.1 Tương quan dân số và diện tích đô thị ........................................................ 67
5.4.2 Chỉ số LCR ................................................................................................. 68
5.4.3 Mối quan hệ giữa gia tăng dân số và giãn nở đô thị ................................... 72
CHƯƠING 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 75
6.1

Kết luận ........................................................................................................ 75

6.2

Kiến nghị ...................................................................................................... 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 77

PHỤ LỤC ................................................................................................................. 80
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ................................................................................... 116


vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Dân số thành thị và nơng thơn trên thế giới, 1950-2050................................ 2
Hình 1.2: Tỷ lệ % dân số đô thị của một quốc gia và vị trí các khu tập trung đơ thị ..... 3
Hình 1.3: Xu hướng đơ thị hóa ở Việt Nam giai đoạn 2021-2030 ................................ 4
Hình 2.1: a) Giãn nở đơ thị từ 1979 tới 2013 ở Quảng Châu, và ba dạng mở rộng đô
thị: b) Mở rộng kiểu edge growth, c) Mở rộng kiểu spontaneous growth và d) Mở rộng
kiểu infilling growth. [5] ............................................................................................ 11
Hình 2.2: Phân vùng vịng đồng tâm và ranh giới bên ngoài của thành phố. [6] ......... 12
Hình 2.3: Urban Expansion trong các ơ lưới 1 km2 từ năm 1972 đến năm 2011 [7] .. 12
Hình 2.4: Mối quan hệ của dân số đô thị với mật độ dân số (trái) và LPD (phải). [8] . 13
Hình 2.5: Đường cong hồi quy giữa dân số và diện tích đơ thị [9].............................. 14
Hình 2.6: Bản đồ độ phủ đất của Hà Nội sử dụng Phân loại SVM. [10] ..................... 15
Hình 3.1: Khu vực nghiên cứu TP.HCM .................................................................... 18
Hình 3.2: Minh hoạ các dải bước sóng của các cảm biến Landsat 1-9 ........................ 23
Hình 3.3: Ví dụ minh họa đơn giản thuật tốn Random Forest ................................... 29
Hình 3.4: Giao diện xử lý GEE .................................................................................. 36
Hình 4.1: Dữ liệu dân số được lưu dưới dạng GIS theo từng thời điểm; ..................... 37
Hình 4.2: Ảnh đã được tiền xử lý; a) Năm 1979, b) Năm 1989, c) Năm 1995, d) Năm
2000, e) Năm 2005, f) Năm 2010, g) Năm 2015, h) Năm 2020, i) Năm 2022............. 40
Hình 4.3: Dữ liệu mẫu; a) Năm 2022, b) Năm 2020, c) Năm 2015, d) Năm 2010, e)
Năm 2005, f) Năm 2000, g) Năm 1995, h) Năm 1989, i) Năm 1979; Màu đỏ là Cơng
trình xây dựng, màu vàng là đất trống, màu xanh lá cây là thực vật và màu xanh lam là
thủy hệ ....................................................................................................................... 43
Hình 4.4: Quy trình phân loại ảnh .............................................................................. 48

Hình 4.5: Kết quả phân loại lớp phủ bề mặt năm 2020 ............................................... 50
Hình 4.6: a) Lớp bề mặt cơng trình xây dựng năm 2015; b) Lớp bề mặt đô thị năm
2015........................................................................................................................... 52
Hình 5.1: Bề mặt lớp phủ TP.HCM theo năm; a) 1979, b) 1989, c) 1995, d) 2000, e)
2005, f) 2010, g) 2015, h) 2020, i) 2022; Màu đỏ là Cơng trình xây dựng, màu vàng là
đất trống, màu xanh lá cây là thực vật và màu xanh lam là thủy hệ ............................ 55
Hình 5.2: Lớp bề mặt khu đơ thị TP.HCM theo năm; a) 1979, b) 1989, c) 1995, d)
2000, e) 2005, f) 2010, g) 2015, h) 2020, i) 2022 ....................................................... 60
Hình 5.3: Diện tích tồn đơ thị (km2) tại TP.HCM tăng từ 1979 đến 2022 ................. 61
Hình 5.4: Giãn nở đô thị TP.HCM theo từng giai đoạn .............................................. 62
Hình 5.5: Bản đồ thể hiện chỉ số UE .......................................................................... 65
Hình 5.6: Mối quan hệ giữa dân số và diện tích đơ thị ............................................... 68
Hình 5.7: Bản đồ thể hiện chỉ số LCR ........................................................................ 71
Hình 5.8: Bản đồ thể hiện hệ số (n)............................................................................ 74


viii

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1: Tổng quan về các vệ tinh Landsat .............................................................. 19
Bảng 3.2: Các bands và bước sóng tương ứng của cảm biến OLI và TIRS ................. 21
Bảng 3.3: Các bands và bước sóng tương ứng của cảm biến TM và ETM +............... 22
Bảng 3.4: Các bands và bước sóng tương ứng của cảm biến MSS ............................. 23
Bảng 3.5 : Mô tả về lớp phủ ....................................................................................... 27
Bảng 4.1: Dân số TP.HCM cấp Quận Huyện theo các thời điểm................................ 38
Bảng 4.2: Dữ liệu các khung chính ảnh Landsat theo thời điểm giám sát ................... 41
Bảng 4.3: Số lượng pixels thu thập với từng thời điểm .............................................. 44
Bảng 4.4: Khóa giải đoán bằng ảnh tổ hợp ................................................................. 45
Bảng 4.5: Kiểm tra mẫu quá khứ bằng giá trị các bands tương ứng ............................ 46
Bảng 4.6: Minh họa ma trận phân loại năm 2022 ....................................................... 51

Bảng 4.7: Kết quả các chỉ số đô thị hóa cho tồn thành phố theo từng giai đoạn ........ 53
Bảng 5.1: Diện tích (km2) của các loại lớp phủ tính tốn từ ảnh đã phân loại. ............ 56
Bảng 5.2: Diện tích bề mặt đơ thị (km2) theo quận huyện và thời điểm nghiên cứu .... 58
Bảng 5.3: Chỉ số UE (%) theo từng quận huyện và theo từng giai đoạn nghiên cứu ... 63
Bảng 5.4: Chỉ số PE (%) theo quận huyện và theo giai đoạn nghiên cứu .................... 66
Bảng 5.5: Chỉ số LCR (m2 / Người) theo quận huyện và thời điểm ............................ 69
Bảng 5.6: Hệ số n theo quận huyện và theo giai đoạn ................................................ 72


ix

DANH SÁCH PHƯƠNG TRÌNH
Độ chính xác tổng thể

(3.1) .................................................................................... 30

Chỉ số Kappa

(3.2) .................................................................................... 30

Tỉ lệ tiêu thụ đất (LCR)

(3.3) ........................................................................... 32

Urban Expansion

(3.4) ................................................................................... 32

Population Expansion


(3.5) ................................................................................... 33

Phương trình mối quan hệ giữa giãn nở đô thị và gia tăng dân số (3.6) ..................... 33
Tính số lượng mẫu thu thập (4.1) ............................................................................... 42


x

DANH SÁCH THUẬT NGỮ TIẾNG ANH VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

Thuật ngữ tiếng anh
Google Earth Engine
Geographic Information

Nền tảng xử lý không gian địa lý dựa trên
đám mây
Hệ thống thông tin địa lý

Viết tắt
GEE

GIS

System
Global Positioning System Hệ thống định vị tồn cầu

GPS

Land Consumption Ratio


Tỉ lệ tiêu thụ đất

LCR

Overall Accuracy

Độ chính xác tổng thể

OA

Population Expansion

Tốc độ đơ thị hóa tính theo mức tăng Dân
số đô thị
Hệ số Mối quan hệ giữa gia tăng dân số và
giãn nở đơ thị

Random Forest

Thuật tốn phân loại Rừng ngẫu nhiên

Ho Chi Minh City

Thành phố Hồ Chí Minh

Urban Expansion

Tốc độ đơ thị hóa tính theo mức tăng Diện
tích đơ thị


PE

𝑛
RF
TP.HCM
UE


1

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Đơ thị hóa là một quá trình chuyển đổi kinh tế - xã hội phức tạp nhằm biến đổi
hạ tầng xây dựng, môi trường, các khu vực nông thôn trước đây thành các khu định
cư đô thị đồng thời chuyển sự phân bố không gian của dân cư từ nông thôn ra thành
thị [1]. Đơ thị hóa được hiểu là q trình mở rộng của đơ thị theo nhiều khía cạnh,
trong đó có 2 yếu tố chính là: Urban Expansion và Population Expansion. Urban
Expansion là tốc độ đơ thị hóa tính theo mức tăng Diện tích đơ thị trên tổng diện tích
bề mặt khu đô thị của một khu vực theo thời gian. Population Expansion là tốc độ đơ
thị hóa tính theo mức tăng Dân số đô thị trên tổng số dân của một khu vực theo thời
gian.
Đơ thị hóa cịn được hiểu là quá trình phát triển lối sống thành thị thể hiện qua
các mặt: chất lượng cuộc sống, môi trường, mật độ dân số, …. Nhà nước tổ chức, quy
hoạch lại cách thức hoạt động của các khu dân cư dựa vào tình hình đơ thị hóa. Theo
đó, các khu vực có tiềm năng phát triển kinh tế, văn hóa - xã hội sẽ được quy hoạch
theo hệ thống hiện đại. Các khu vực chưa có điều kiện phát triển kinh tế xã hội hoặc
mật độ dân số thấp sẽ được điều chỉnh các ngành nghề, quy hoạch phù hợp để tăng
cơ hội phát triển trong tương lai. Theo đánh giá của giới chuyên gia, các nước phát
triển (Hoa Kỳ, Úc, châu Âu.) có Mức độ đơ thị hóa khá cao, cao hơn nhiều so với các

nước đang phát triển (Việt Nam) [1]. Bên cạnh đó, phần lớn các nước đã phát triển
đã ổn định tốc độ đơ thị hóa thấp hơn nhiều so với các nước đang phát triển. Năm
1950, hơn hai phần ba (70%) người dân trên toàn thế giới sống ở các khu vực nông
thôn. Năm 2007, lần đầu tiên trong lịch sử thế giới, dân số thành thị vượt q dân số
nơng thơn, và kể từ đó, số lượng cư dân thành phố trên thế giới tiếp tục tăng nhanh
hơn dân số nơng thơn (Hình 1.1). Vào khoảng năm 2030, tỷ lệ dân số thế giới sống ở
các khu vực đô thị dự kiến sẽ đạt 60%, dự kiến rằng đến năm 2050, thế giới sẽ có hơn
hai phần ba dân số đô thị (68%), gần như đảo ngược sự phân bổ dân số thành thịnơng thơn tồn cầu vào giữa thế kỷ XX.


2

Hình 1.1: Dân số thành thị và nơng thơn trên thế giới, 1950-2050
(Nguồn: World Urbanization Prospects, 2018)
Đơ thị hóa cũng có sự khác biệt đáng kể giữa các quốc gia. Năm 2018, 14 quốc
gia hoặc khu vực vẫn có mức độ đơ thị hóa thấp, với dưới 20% dân số đơ thị (Hình
1.2). Đến năm 2050, các quốc gia này dự kiến sẽ diễn ra q trình đơ thị hóa nhiều
hơn, có một số quốc gia tăng gấp đơi tỷ lệ dân số thành thị nông thôn tương ứng của
họ vào năm 2018. Ngược lại, tỷ lệ dân số thành thị đã ở mức trên 80% tại 65 quốc
gia. Trong số những quốc gia có dân số ít nhất 10 triệu người, các quốc gia có mức
độ đơ thị hóa cao nhất là Bỉ (98%), Nhật Bản, Argentina và Hà Lan (92%). Đến năm
2050, 101 quốc gia dự kiến sẽ có hơn 80% dân số sống ở khu vực thành thị. Sự khác
biệt lớn nhất về mức độ đô thị hóa ngày nay được tìm thấy giữa các quốc gia ở Châu
Phi và Châu Á. Khi giải thích sự khác biệt về mức độ đơ thị hóa giữa các quốc gia,
có một điểm cần lưu ý là sự khơng đồng nhất trong định nghĩa đô thị giữa các quốc
gia. Sự khác biệt giữa các khu vực cũng áp dụng cho sự phân bố không gian của các
siêu đô thị với hơn 10 triệu dân vào năm 2018. Ngày nay, hầu hết các siêu đô thị đều
nằm ở Châu Á (20), tiếp theo là Châu Mỹ Latinh và Ca-ri-bê (6) và hai hoặc ba ở mỗi
khu vực, các vùng còn lại [1].



3

Hình 1.2: Tỷ lệ % dân số đơ thị của một quốc gia và vị trí các khu tập trung đơ thị
(Nguồn: World Urbanization Prospects, 2018)
Đơ thị hóa là một q trình tất yếu ở mỗi quốc gia, trong đó có Việt Nam. Tuy
nhiên, q trình đơ thị hóa ở mỗi nước cũng diễn ra theo xu hướng nhanh, chậm khác
nhau bởi nó phụ thuộc vào điều kiện và tốc độ phát triển kinh tế - xã hội ở quốc gia
đó. Nhìn một cách bao qt, có thể thấy, hệ thống đơ thị Việt Nam đã có bước phát
triển nhanh chóng, mức độ đơ thị hóa tăng nhanh từ 19,6% với 629 đô thị năm 2009
lên khoảng 36,6% với 802 đơ thị năm 2016. Tính đến hết năm 2018, Việt Nam đã có
819 đơ thị (tăng 6 đơ thị so với năm 2017); mức độ đơ thị hóa cả nước đạt khoảng
38,4% (tăng 0,9% so với năm 2017). Đô thị hóa nhanh nhất ở hai thành phố lớn là
Hà Nội và TP.HCM, sau đó là Hải Phịng, Đà Nẵng, và Cần Thơ. Tính đến tháng
4/2019, số đơ thị của cả nước đã tăng lên con số 830, bao gồm 2 đô thị đặc biệt là Hà
Nội và TP.HCM, 19 đô thị loại I, 29 đô thị loại II, 45 đô thị loại III, 80 đô thị loại IV
và 655 đô thị loại V [2].
Q trình đơ thị hóa diễn ra nhanh và rộng khắp tại nhiều địa phương đã tác
động làm gia tăng dân số ở khu vực thành thị. Năm 2019, ước tính dân số khu vực
thành thị ở nước ta là 33.059.735 người, chiếm 34,4% dân số của cả nước. Tính từ


4

năm 2009 cho đến nay, tỉ trọng dân số khu vực thành thị tăng 4,8 %. Mật độ dân số
Việt Nam cũng tăng cao với 290 người/𝑘𝑚2 (năm 2019). TP.HCM là địa phương có
mật độ dân số cao nhất cả nước với 4.363 người/𝑘𝑚2 [2].
Xu hướng đơ thị hóa ở Việt Nam đang và sẽ tiếp tục được mở rộng sang các
thành phố nhỏ và vừa. Theo đó, các thành phố với hơn 1 triệu dân sẽ phát triển nhanh
hơn và góp một phần đáng kể vào GDP của cả nước trong thập kỷ tới [3]. Trong giai

đoạn 2021-2030, dự báo dân số khu vực thành thị tiếp tục tăng, đạt 42,04 triệu người
năm 2025 và 47,25 triệu người năm 2030. Ttỉ lệ đơ thị hóa hóa tăng dần và đạt 40,91%
vào năm 2025 và 44,45% năm 2030. Tuy nhiên, tốc độ đơ thị hóa có xu hướng giảm
dần, đạt 2,25% giai đoạn 2021-2025 và 2,5% giai đoạn 2021-2030 (Hình 1.3). Bên
cạnh đó, dự báo đến năm 2030, Việt Nam sẽ có 1 đơ thị trên 10 triệu dân, 1 đô thị từ
5-10 triệu dân, và 4 đô thị từ 1-5 triệu dân.

Hình 1.3: Xu hướng đơ thị hóa ở Việt Nam giai đoạn 2021-2030
(Nguồn: ATSchool, 2021)
Đơ thị hóa nhanh đã và đang tác động tích cực đến phát triển kinh tế - xã hội
của nước ta như góp phần tăng trưởng kinh tế, cải thiện tình trạng đói nghèo, thu hút
đầu tư nước ngoài, …. Tuy nhiên, bên cạnh những mặt tích cực này thì q trình độ
thị hóa có thể tạo ra những thách thức, hệ lụy lớn cho phát triển bền vững như ô nhiễm
môi trường, quá tải dân số, quá tải về hạ tầng, …
Đô thị hóa diễn ra với quy mơ ngày càng nhanh chóng đã làm gia tăng ô nhiễm
nguồn nước, nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện và nước thải công nghiệp không


5

được xử lý, hệ thống thốt nước khơng được tốt. Thêm vào đó, ơ nhiễm khơng khí
cũng ngày càng tệ gây hại cho sức khỏe cộng đồng và môi trường. Nguyên nhân xuất
phát được cho là từ chính sự bùng nổ các hoạt động xây dựng, phá dỡ các công trình;
khí xả thải từ các phương tiện giao thơng cơ giới; việc đốt rơm, rạ của người dân;
khói bụi từ các khu vực sản xuất vùng lân cận,… [4].
Population Expansion nhanh với sức ép gia tăng mật độ dân số còn kéo theo
cơ sở hạ tầng bị quá tải. Các điều kiện về kết cấu hạ tầng như nhà ở, trường học, bệnh
viện, điện, nước, đường phố,… không đáp ứng kịp nhu cầu của người dân sống tại
đô thị. Hệ thống trường lớp, đặc biệt là ở các quận mới, khu đô thị mới, chịu những
áp lực rất lớn do số học sinh tăng cao, đặc biệt các lớp đầu cấp. Tình trạng này sẽ cịn

trầm trọng hơn khi xu hướng người di cư đến các đô thị tiếp tục tăng trong khi nguồn
lực để xây dựng các cơng trình hạ tầng khó khăn, quỹ đất đai ngày càng bị thu hẹp
…
Khơng chỉ vậy, cịn nhiều mặt tiêu cực về vấn đề tốc độ thị hóa hiện nay. Một
bộ phận không nhỏ nông dân ngoại thành bị mất đất canh tác phải chuyển đổi nghề
nghiệp. Theo thống kê của Bộ Lao động, Thương binh và Xã hội, Việt Nam đã mất
73.000 ha đất canh tác hàng năm do đô thị hóa, ảnh hưởng đến cuộc sống của 2,5
triệu nơng dân; diện tích trồng lúa giảm 6% chủ yếu là do cơng nghiệp hóa và đơ thị
hóa nhanh chóng. Diện tích đất được giao để sản xuất lúa gạo dự kiến giảm gần 10%
vào năm 2030. Trong khi đó, để thu hút đầu tư, các địa phương ồ ạt mở khu công
nghiệp mà phần lớn là lấy đất nông nghiệp. Đất mới chuyển đổi này lại bị sử dụng
lãng phí do thiếu quy hoạch đồng bộ, tỷ lệ lấp đầy nhiều khu cơng nghiệp rất thấp,
gây lãng phí lớn.
Từ những vấn đề cấp thiết được đề cập, chủ đề của luận văn là nghiên cứu đơ
thị hóa của TP.HCM trong khoảng thời gian từ năm 1979 đến 2022, sử dụng dữ liệu
viễn thám Landsat kết hợp với số liệu về dân số, cung cấp thơng tin hữu ích phục vụ
quy hoạch tổng thể và phát triển bền vững.


6

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn là phân tích q trình đơ thị hóa của TP.HCM từ
năm 1979 đến 2022 dựa vào ảnh vệ tinh Landsat và dữ liệu dân số.
Đầu tiên tập trung vào khai thác hình ảnh vệ tinh Landsat từ năm 1979 đến
2022 chu kỳ 5 năm hoặc 10 năm. Bằng phương pháp phân loại Random Forest, các
lớp phủ bề mặt của thành phố được xác định qua các thời điểm khảo sát như lớp phủ
thực vật, bề mặt công trình xây dựng, thủy hệ, đất trống.
Tiếp theo xác định các khu vực đô thị từ lớp phủ bề mặt cơng trình xây dựng.
Sử dụng kỹ thuật lọc khơng gian, các khu vực đô thị được xác định và xây dựng thành

các lớp dữ liệu riêng biệt. Qua đó, sự mở rộng diện tích của các khu vực đơ thị trong
TP.HCM theo thời gian được xác định, làm cơ sở để tiến hành tính tốn chỉ số UE
cho tồn TP.HCM và các quận huyện theo từng thời điểm cũng như toàn bộ giai đoạn
nghiên cứu.
Phần cuối cùng, kết hợp dữ liệu diện tích khu đơ thị và số liệu dân số tương
ứng với từng thời điểm, khảo sát các chỉ số đơ thị hóa LCR, PE và 𝑛. Thơng qua việc
phân tích và so sánh các chỉ số này, nghiên cứu đánh giá tình trạng phát triển đơ thị
và sự phân bố đơ thị trên tồn bộ thành phố về mặt không gian và thời gian.
Nghiên cứu này không chỉ đưa ra các số liệu về diện tích bề mặt đơ thị và gia
tăng dân số, mà cịn phân tích sự phát triển và phân bố đô thị theo từng khu vực và
thời điểm. Điều này giúp hiểu rõ hơn về sự tương quan giữa dân số và quá trình đơ
thị hóa. Kết quả dự kiến của nghiên cứu sẽ mang lại lợi ích quan trọng cho quản lý
quy hoạch đơ thị. Các thơng tin về diện tích bề mặt đơ thị, chỉ số đơ thị hóa và mối
quan hệ giữa dân số và giãn nở đô thị sẽ giúp xác định các khu vực đang phát triển
nhanh và đặt vấn đề của q trình đơ thị hóa. Điều này cung cấp cơ sở cho việc đề
xuất các biện pháp quản lý đô thị, bảo vệ môi trường và đảm bảo sự phát triển bền
vững của TP.HCM.


7

1.3 Phạm vi nghiên cứu
Một số giới hạn trong khái niệm và dữ liệu về đô thị được sử dụng trong đề
tài, gồm:
 Chỉ số UE thể hiện sự phát triển rõ nét diện tích bề mặt vật lý của khu đơ thị
thơng qua diện tích bề mặt cơng trình xây dựng như các tịa nhà, mặt đường
giao thơng, bãi đậu xe, ....
 Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat phủ tồn TP.HCM từ năm 1979 đến 2022 chu kì
dao động trong khoảng 5 đến 10 năm, phụ thuộc chất lượng nguồn ảnh và dữ
liệu dân số thu được.

 Chỉ số PE được tính tốn từ dữ liệu dân số TP.HCM được thu thập ở mức
quận/huyện và toàn bộ số liệu được xem là dân số thành thị. Vì dân số nơng
thơn tại TP. HCM được tính dựa trên khu vực nông thôn bao gồm 5 huyện.
Nên trong đề tài, để tính tốn các chỉ số cho tất cả các quận huyện thì số liệu
dân số thu thập đều được xem như là thành thị.
1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Đề tài “Phân tích đơ thị hóa TP.HCM sử dụng dữ liệu Landsat giai đoạn
1979-2022” nghiên cứu về sử dụng hình ảnh vệ tinh Landsat và dữ liệu dân số để
phân tích đơ thị hóa của TP.HCM mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng.
Dưới đây là những ý nghĩa của đề tài:
Ý nghĩa khoa học:
 Nghiên cứu này đóng góp vào việc hiểu quá trình đơ thị hóa và tác động của
nó thơng qua việc sử dụng hình ảnh vệ tinh và số liệu dân số. Từ sự kết hợp
giữa số liệu về dân số và giãn nở đơ thị, tính tốn các chỉ số như LCR, UE, PE
và 𝑛 cung cấp thông tin định lượng về đơ thị hóa và tương quan giữa dân số
và giãn nở đô thị.
 Việc áp dụng kỹ thuật tiền xử lý, phân loại ảnh dùng thuật toán RF, lọc khơng
gian cho hình ảnh vệ tinh Landsat được thực hiện trên nền tảng Cloud GEE,


8

mang lại cách tiếp cận mới về xử lý ảnh viễn thám. Kết quả của nghiên cứu
cung cấp cơ sở cho các nghiên cứu tương tự trong tương lai.
 Sử dụng thuật toán RF vào phân loại. Kết hợp các giải thuật xử lý ảnh viễn
thám, tăng độ chính xác mang lại kết quả có độ tin cậy cao. Kết quả của nghiên
cứu có thể được làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu sau.
Ý nghĩa thực tiễn:
 Kết quả của nghiên cứu cung cấp thơng tin hữu ích cho quy hoạch đô thị và
quản lý môi trường. Việc hiểu rõ về quy mơ và q trình đơ thị hóa, cùng với

tương quan giữa gia tăng dân số và giãn nở đô thị, giúp các nhà lãnh đạo đưa
ra các quyết định hợp lý về phát triển đô thị, sử dụng đất, và môi trường.
 Hỗ trợ quyết định chính sách và phát triển hạ tầng đơ thị, định hướng phát triển
theo hướng có hiệu quả và đáp ứng nhu cầu của cư dân. Đánh giá tác động của
đô thị hóa lên mơi trường, khí hậu và các vấn đề liên quan, như ô nhiễm môi
trường, ô nhiễn nước, sự suy thoái đất đai và tăng cường các biện pháp bảo vệ
mơi trường trong q trình đơ thị hóa.
 Phương pháp nghiên cứu được thực hiện trên nền tảng Cloud (GEE), dễ dàng
kết hợp với các hệ thống phần mềm WebGIS, tạo ra sản phẩm trực tuyến tới
người dân.
1.5 Nội dung luận văn
Với nội dung và mục tiêu nghiên cứu đã được nêu ở phần trên, bài luận sẽ
được trình bày trong 6 chương
 Chương 1: Mở đầu. Nội dung của chương này sẽ trình bày về lý do lựa chọn
đề tài, mục tiêu, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Kết thúc chương
sẽ trình bày về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
 Chương 2: Tổng quan về nghiên cứu. Nội dung chương 2 sẽ trình bày tổng
quan về các nghiên cứu trong và ngồi nước có liên quan, nhận xét nêu những
vấn đề còn tồn tại, chỉ ra những vấn đề mà đề tài cần tập trung nghiên cứu,
giải quyết.


9

 Chương 3: Dữ liệu và phương pháp. Chương 3 sẽ trình bày về dữ liệu, khu
vực nghiên cứu, các cơ sở lý thuyết, lý luận, giả thuyết khoa học, các phương
pháp và công cụ thực hiện đã được sử dụng trong Luận án.
 Chương 4: Giải pháp thực hiện. Nội dung chính của chương 4 sẽ trình bày
về phương pháp thu thập dữ liệu, mơ hình phân loại lớp phủ, lọc không gian
tạo bề mặt khu đô thị và phân tích, tính tốn các chỉ số đơ thị hóa.

 Chương 5: Kết quả nghiên cứu. Chương 5 sẽ trình bày về các kết quả đạt
được trong nghiên cứu cùng với các phân tích và bàn luận các kết quả này.
 Chương 6: Kết luận và kiến nghị. Đề xuất kết luận và kiến nghị cho những
nghiên cứu tiếp theo.


10

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU
2.1 Các cơng trình nghiên cứu quốc tế
Shixiao Yu và cộng sự năm 2015 đã nghiên cứu về giãn nở đô thị và các loại
hình giãn nở ở Quảng Châu, Trung Quốc dựa vào phân tích ảnh Landsat đa thời gian
[5]. Nghiên cứu này đã áp dụng một loạt các hình ảnh Landsat để đánh giá giãn nở
đô thị về mặt không gian và những thay đổi lớp phủ bề mặt và sử dụng đất từ năm
1979 đến năm 2013. Trong vòng 35 năm, giãn nở đô thị tăng 1512,24 𝑘𝑚2 tương ứng
hàng năm là 11,25%. Có bốn giai đoạn giãn nở đơ thị: tốc độ thấp từ năm 1979 đến
1990, tốc độ chậm từ năm 1990 đến năm 2001, tốc độ cao từ năm 2001 đến năm 2009
và tốc độ tăng đều từ năm 2009 đến năm 2013. Có ba kiểu giãn nở đô thị khác nhau
trong các giai đoạn này: edge growth, spontaneous growth và infilling growth (Hình
2.1). Phương pháp nghiên cứu trong đề tài này là sử dụng chỉ số cảnh quan (landscape
metrics) sau khi phân loại các ảnh Landsat tại các thời điểm khác nhau để mô tả đặc
điểm của những thay đổi về mặt khơng gian trên tồn khu vực Quảng Châu và tác
động của sự giãn nở đô thị đối với các loại bề mặt lớp phủ bề mặt khác. Những thay
đổi đáng kể về lớp phủ bề mặt và giãn nở đơ thị có ảnh hưởng sâu sắc với phát triển
kinh tế, gia tăng dân số, tiến bộ kỹ thuật, các yếu tố chính sách và các chỉ số tương tự
khác.
Limin Jiao và cộng sự năm 2015 đã đưa ra một phương pháp thiết lập để phân
vùng đồng tâm của khu vực đô thị kết hợp các chỉ số để đo lường sự giãn nở đô thị
về mặt khơng gian (Hình 2.2) [6]. Tác giả đã tìm ra quy tắc “Inverse-S shape Rule”
qua sự thay đổi của mật độ đất đô thị từ trung tâm đô thị ra bên ngoài bằng cách sử

dụng dữ liệu viễn thám. Nghiên cứu đề xuất một hàm mật độ đất đô thị bằng cách sửa
đổi một hàm sigmoid thông thường. Nghiên cứu điều tra tại 28 thành phố lớn của
Trung Quốc từ năm 1990 đến năm 2010 cho thấy hầu hết các thành phố có tốc độ đơ
thị hóa nhanh chóng khiến chúng trở nên thiếu quy hoạch và phân tán hơn trong suốt
hai thập kỷ đó.


11

Hình 2.1: a) Giãn nở đơ thị từ 1979 tới 2013 ở Quảng Châu, và ba dạng mở rộng đô
thị: b) Mở rộng kiểu edge growth, c) Mở rộng kiểu spontaneous growth và d) Mở
rộng kiểu infilling growth. [5]
Hasi Bagan và cộng sự năm 2012 nghiên cứu về tốc độ đơ thị hóa về mặt
khơng gian và sự biến động lớp phủ tại Tokyo trong vòng 40 năm sử dụng dữ liệu
Landsat [7]. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích dựa trên ơ lưới (Grid based
analyst) kết với GIS để tính tốn, thống kê trong các ơ. Từ đó tính tốn được tốc độ
đơ thị hóa qua các năm 1972 đến năm 2011 được thể hiện qua Hình 2.3. Đề tài xác
định, phân tích làm rõ tốc độ đơ thị hóa về mặt khơng gian nhưng chưa kết hợp và
phân tích tốc độ đơ thị hóa về mặt dân số cũng như các chỉ số khác.


12

Hình 2.2: Phân vùng vịng đồng tâm và ranh giới bên ngồi của thành phố. [6]

Hình 2.3: Urban Expansion trong các ô lưới 1 𝑘𝑚2 từ năm 1972 đến năm 2011 [7]