Tổng quan về luận án

Luận án nghiên cứu "Ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa tới bảo tồn Di sản văn hóa thế giới - Quần thể di tích Cố đô Huế bằng công nghệ viễn thám và GIS" đặt trong bối cảnh toàn cầu hóa và đô thị hóa nhanh chóng, nơi 68% dân số toàn cầu được dự báo sẽ sống ở khu vực đô thị vào năm 2050 [144]. Điều này tạo ra áp lực to lớn lên các di sản văn hóa thế giới, thường biểu hiện qua sự phá hủy hoặc thay đổi cảnh quan lịch sử, xóa bỏ không gian xanh truyền thống và biến đổi nhân khẩu học [154]. Nghiên cứu này mang tính tiên phong khi giải quyết một khoảng trống quan trọng trong tài liệu học thuật: sự thiếu vắng một nghiên cứu điều tra tổng thể, định lượng và có hệ thống về mức độ rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (Outstanding Universal Value - OUV) của Quần thể di tích Cố đô Huế dưới tác động của đô thị hóa. Trong khi các công trình trước đây thường tập trung vào kết quả bản đồ hóa hoặc khai thác các giá trị di sản theo ngành riêng lẻ, luận án này vượt trội hơn bằng cách tích hợp các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội và độ đo cảnh quan (Landscape Metrics - LMs) trên nền tảng phân tích không gian GIS, sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian độ phân giải cao.

Các câu hỏi nghiên cứu chính (RQs) và giả thuyết (Hs) được đặt ra bao gồm:

  1. RQ1: Làm thế nào để định lượng hóa quá trình mở rộng đô thị và biến động lớp phủ/sử dụng đất (Land-Cover/Land-Use - LCLU) trong khu vực Quần thể di tích Cố đô Huế giai đoạn 1968-2020 bằng công nghệ viễn thám và GIS?
    • H1: Thuật toán Support Vector Machine (SVM) tích hợp thông tin bối cảnh trên dữ liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao sẽ cung cấp kết quả phân loại LCLU chính xác, cho phép định lượng hóa xu hướng mở rộng đô thị theo không gian và thời gian.
  2. RQ2: Quá trình đô thị hóa đã ảnh hưởng đến mẫu dạng cảnh quan và tính toàn vẹn của các di tích trong Quần thể di tích Cố đô Huế như thế nào?
    • H2: Quá trình đô thị hóa làm tăng tính phân mảnh của các mẫu dạng cảnh quan xung quanh các di tích, thể hiện qua các chỉ số độ đo cảnh quan, đe dọa đến tính toàn vẹn của di sản.
  3. RQ3: Một khung đánh giá định lượng rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (ROUV) của Quần thể di tích Cố đô Huế trong bối cảnh đô thị hóa có thể được xây dựng như thế nào bằng cách tích hợp viễn thám, GIS và phân tích đa tiêu chí?
    • H3: Việc tích hợp các chỉ số đô thị hóa, độ đo cảnh quan và các yếu tố tự nhiên/kinh tế-xã hội thông qua Phân tích quyết định đa tiêu chí (MCDA), đặc biệt là Quá trình phân cấp thứ bậc (AHP), cho phép xây dựng bộ chỉ số rủi ro định lượng và bản đồ hóa mức độ rủi ro ROUV.

Khung lý thuyết của luận án được xây dựng dựa trên lý thuyết tiến hóa về các mối tương tác giữa hệ thống tự nhiên-con người và lý thuyết sinh thái cảnh quan, tập trung vào mối quan hệ nhạy cảm giữa di sản văn hóa với các tác động môi trường và xã hội. Luận án đóng góp đột phá bằng cách thiết lập luận cứ khoa học trên cơ sở phân tích không gian và đánh giá định lượng ROUV, thay vì chỉ mô tả định tính. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu vực Quần thể di tích Cố đô Huế (khoảng 218 km²) từ năm 1968 đến 2020, sử dụng chuỗi dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT (1995-2020) và dữ liệu khảo sát 1968, nhằm cung cấp cơ sở khoa học thiết yếu cho quy hoạch phát triển đô thị bền vững và bảo tồn di sản.

Literature Review và Positioning

Đánh giá tài liệu cho thấy đô thị hóa là một quá trình đa diện, được nhìn nhận từ nhiều góc độ khác nhau, từ sự mở rộng ranh giới và gia tăng dân số đến biến đổi kinh tế, văn hóa, xã hội và môi trường [111]. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của đô thị hóa đến bảo tồn di sản văn hóa đã phát triển theo hai xu hướng chính: đô thị hóa tập trung (phổ biến ở các nước phát triển) và đô thị hóa phân tán (xu hướng chủ đạo ở các nước đang phát triển) [8]. Các tác động tiêu cực của đô thị hóa, như ô nhiễm môi trường [130], suy thoái tài nguyên đất [148], mất đa dạng sinh học [151], và hiệu ứng đảo nhiệt đô thị [128], đều ảnh hưởng đến di sản. UNESCO cũng nhấn mạnh sự cần thiết phải bảo tồn cảnh quan đô thị trong bối cảnh bảo tồn di sản [144].

Nhiều công trình đã ứng dụng viễn thám và GIS để theo dõi biến động LCLU và đánh giá rủi ro cho di sản. Ví dụ, Bunvong Thaiutsa (2008) đã tích hợp GIS và khảo sát thực địa để điều tra cây di sản ở Bangkok, Thái Lan, nhằm giải quyết vấn đề di sản trong môi trường đô thị hóa cao [135]. Al-Houdalieh và Robert R. Sauders (2009) nghiên cứu các yếu tố nội tại và bên ngoài tác động đến ý thức bảo tồn di sản ở Ramallah, Palestine, chỉ ra áp lực đô thị hóa là động lực chính thúc đẩy ý định loại bỏ di sản [28]. Eric de Noronha Vaz (2012) xây dựng đánh giá tác động của phát triển đô thị lên di sản ở Algarve, Bồ Đào Nha bằng GIS, công nhận di sản là yếu tố then chốt cho phát triển bền vững [49]. Agapiou (2015) sử dụng GIS-AHP từ dữ liệu viễn thám để nghiên cứu rủi ro đối với các địa điểm khảo cổ ở Paphos, Cộng hòa Síp, dự đoán các tác động đô thị hóa trong tương lai từ mô hình Markov [27]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này thường mang tính định tính hoặc chỉ tập trung vào một khía cạnh cụ thể của di sản hoặc đô thị hóa.

Luận án này tự định vị mình bằng cách vượt qua những hạn chế đó, đặc biệt là sự thiếu vắng một cách tiếp cận định lượng toàn diện. Như đã được nêu rõ trong phần tổng quan, "chưa có nghiên cứu điều tra tổng thể xác định và đánh giá định lượng mức độ rủi ro đối với giá trị của Di sản văn hóa thế giới tại Thừa Thiên-Huế". Các nghiên cứu hiện tại còn thiếu sự tích hợp các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội và độ đo cảnh quan trên nền tảng phân tích không gian GIS, cũng như chưa khai thác triệt để dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian độ phân giải cao để phân tích mở rộng không gian đô thị.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, luận án này tiến xa hơn Agapiou (2015) bằng cách không chỉ dự đoán mô hình mở rộng đô thị mà còn xây dựng bộ chỉ số rủi ro cụ thể, định lượng hóa ROUV dựa trên tác động trực tiếp lên các mẫu dạng cảnh quan. Trong khi các công trình như của Thaiutsa (2008) ở Bangkok cung cấp cách tiếp cận hiệu quả cho quản lý di sản đô thị, luận án của Phạm Văn Mạnh tập trung vào việc định lượng tính phân mảnh (fragmentation) của các mẫu dạng cảnh quan bằng 28 chỉ số độ đo cảnh quan chi tiết, mang lại cái nhìn sâu sắc hơn về cơ chế tác động của đô thị hóa. Điều này nâng cao khả năng phân tích của trường khoa học địa lý và sinh thái cảnh quan [92] trong bối cảnh bảo tồn di sản.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đóng góp đáng kể vào lý thuyết bảo tồn di sản và địa lý cảnh quan bằng cách mở rộng và thách thức các khung lý thuyết hiện có. Nghiên cứu này mở rộng lý thuyết về Giá trị nổi bật toàn cầu (OUV) của UNESCO, không chỉ coi đó là một tập hợp các tiêu chí định tính [141], mà còn phát triển một khuôn khổ định lượng để đánh giá Rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (ROUV). Điều này đặc biệt quan trọng vì nó chuyển OUV từ một khái niệm chủ yếu mang tính mô tả sang một biến số có thể đo lường và theo dõi.

Luận án cũng thách thức quan điểm đơn giản hóa về tác động của đô thị hóa lên di sản chỉ là sự suy giảm, thay vào đó, nghiên cứu này cho thấy sự cần thiết phải phân tích đa chiều thông qua các mẫu dạng cảnh quan (landscape patterns) và tính phân mảnh (fragmentation). Tác giả đã vận dụng và mở rộng lý thuyết về sinh thái cảnh quan (Landscape Ecology, liên quan đến các nhà nghiên cứu như Wu và cộng sự, 2002 [153]) để phân tích các tương tác giữa quá trình sinh thái và sự phân mảnh sử dụng đất [161], áp dụng nó vào một bối cảnh văn hóa-lịch sử. Cụ thể, luận án mở rộng cách tiếp cận của Su và cộng sự (2001) về sự chuyển đổi cảnh quan nông nghiệp do đô thị hóa ở Trung Quốc [131] bằng cách áp dụng một bộ chỉ số độ đo cảnh quan toàn diện hơn (28 chỉ số từ Fragstats) để mô tả chi tiết sự thay đổi cấu trúc không gian của di sản.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án là một sự tích hợp độc đáo của ba lý thuyết chính:

  1. Lý thuyết Tiến hóa về Thay đổi LCLU (Land-Cover/Land-Use Change, liên quan đến các nghiên cứu của Lambin et al. [89], nhấn mạnh động lực kinh tế-xã hội, sinh thái và sinh học). Luận án áp dụng lý thuyết này để giải thích sự biến động của đất đô thị và các loại lớp phủ khác xung quanh các di tích.
  2. Lý thuyết Sinh thái Cảnh quan (Landscape Ecology, với các khái niệm về patch, class, landscape levels và các độ đo cảnh quan của McGarigal & Marks [97], Wu & Hobbs [153]). Luận án sử dụng lý thuyết này để định lượng tính phân mảnh và cấu trúc không gian của cảnh quan di sản.
  3. Lý thuyết Quyết định Đa Tiêu chí (Multi-Criteria Decision Analysis - MCDA, với các phương pháp như AHP của Saaty [98]). Lý thuyết này được tích hợp để tổng hợp các chỉ số phức tạp từ viễn thám và GIS thành một chỉ số rủi ro duy nhất, có thể so sánh được.

Cách tiếp cận phân tích này là mới lạ vì nó không chỉ đơn thuần là áp dụng các công cụ mà còn tạo ra một "mô hình tính toán từng chỉ số rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu của di sản" [trích dẫn từ văn bản, gần cuối mục 1.3.2]. Các đóng góp khái niệm bao gồm định nghĩa rõ ràng về "Risk to Outstanding Universal Value (ROUV)" như một chỉ số tổng hợp các tác động của đô thị hóa lên các thuộc tính của OUV, thể hiện qua các thay đổi trong mẫu dạng cảnh quan và LCLU. Luận án cũng thiết lập các điều kiện ranh giới (boundary conditions) rõ ràng, giới hạn nghiên cứu trong khu vực Quần thể di tích Cố đô Huế, một khu vực có đặc trưng văn hóa phong thủy độc đáo, nơi các yếu tố tự nhiên (sông Hương, núi Ngự Bình, cồn Hến, cồn Dã Viên) được tích hợp trong quy hoạch kiến trúc truyền thống [Hình 1.5, 1.6]. Điều này cho phép các phát hiện mang tính đặc thù cho di sản văn hóa cảnh quan ở các khu vực có lịch sử lâu đời và chịu áp lực đô thị hóa mạnh mẽ.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng triết lý nghiên cứu Hậu thực chứng (Post-Positivism), tìm cách hiểu một cách khách quan các mối quan hệ nhân quả và định lượng hóa các hiện tượng xã hội và môi trường. Luận án sử dụng một thiết kế phương pháp hỗn hợp (mixed methods) mạnh mẽ, kết hợp phân tích định lượng dựa trên dữ liệu viễn thám và GIS với các đánh giá định tính từ khảo sát thực địa và tài liệu lịch sử. Sự kết hợp này mang lại cái nhìn toàn diện về tác động của đô thị hóa lên di sản.

Thiết kế nghiên cứu đa cấp độ (multi-level design) được áp dụng để phân tích ảnh hưởng của đô thị hóa ở nhiều quy mô không gian khác nhau:

  • Mức độ cảnh quan toàn cục (Landscape-level metrics): Đánh giá tổng thể sự thay đổi LCLU và mẫu dạng cảnh quan trong toàn bộ khu vực nghiên cứu khoảng 218 km².
  • Mức độ lớp cảnh quan (Class-level metrics): Phân tích sự biến động của từng loại LCLU (ví dụ: đất nông nghiệp, khu vực xây dựng mật độ cao - HDB, khu vực xây dựng mật độ thấp - LDB) và tác động của chúng.
  • Mức độ mảnh rời rạc (Patch-level metrics): Đánh giá chi tiết sự phân mảnh, hình dạng và kết nối của các "mảnh" LCLU cụ thể xung quanh 12 di tích thuộc Quần thể di tích Cố đô Huế.

Kích thước mẫu (sample size) bao gồm 6 cảnh ảnh vệ tinh đa thời gian (SPOT-3 năm 1995, 2000; SPOT-5 năm 2005, 2011; SPOT-7 năm 2016, 2020) có độ phủ mây dưới 10% [trích dẫn từ "Cơ sở dữ liệu"]. Dữ liệu khảo sát năm 1968 từ NIMA (National Imagery and Mapping Agency) được số hóa lại, cung cấp một baseline quan trọng. Tiêu chí lựa chọn mẫu ảnh vệ tinh dựa trên tính khả dụng, khả năng truy cập và tuổi thọ dữ liệu để đảm bảo chuỗi thời gian nghiên cứu ảnh hưởng của đô thị hóa trong hơn 50 năm (từ 1968 đến 2020).

Quy trình nghiên cứu rigorous

Chiến lược lấy mẫu bao gồm việc thu thập dữ liệu hiện trạng lớp phủ/sử dụng đất (LCLU), số liệu thống kê dân số và nhiệt độ từ thực địa, cùng với hình ảnh hiện trạng và ranh giới bảo tồn của các di tích. Dữ liệu khảo sát thực địa được chuẩn hóa về cùng hệ tọa độ VN2000 và sử dụng làm mẫu đào tạo (training) và kiểm chứng (validation) cho quá trình phân loại LCLU.

Các giao thức thu thập dữ liệu và công cụ được mô tả chi tiết:

  • Dữ liệu viễn thám: Ảnh vệ tinh quang học độ phân giải không gian cao (0.5-10m) từ SPOT, Pléiades, WorldView, GeoEye được ưu tiên hơn Landsat (30m) hoặc Sentinel-2 (10m, nhưng chuỗi thời gian ngắn) để nắm bắt các dạng phân tán và bất thường của LCLU trong cảnh quan phức tạp [trích dẫn từ "Cơ sở dữ liệu"].
  • Tiền xử lý ảnh: Bao gồm hiệu chỉnh ảnh hưởng khí quyển và hiệu chỉnh hình học. Các phương pháp trộn ảnh (pan-sharpening) như phương pháp UNB được áp dụng để tích hợp thông tin màu của ảnh đa phổ (MS) với độ chi tiết hình học của ảnh toàn sắc (PAN), tạo ra ảnh MS có độ phân giải không gian cao hơn [122]. Chất lượng ảnh trộn được đánh giá định lượng bằng các chỉ số như Bias, DIV, CC, RMSE, RASE, ERGAS, Entropy, UIQI [Bảng 1.1].
  • Phân loại LCLU: Sử dụng phương pháp phân loại dựa trên đối tượng (Object-Based Image Analysis - OBIA) với thuật toán Support Vector Machine (SVM) [117]. Phương pháp này tích hợp các thông tin bối cảnh (hình dạng, bản chất đối tượng, mối quan hệ không gian) thay vì chỉ đặc trưng phổ, giảm sai số hệ thống và nâng cao độ chính xác so với phân loại dựa trên pixel truyền thống [82].

Tính hợp lệ (validity) và độ tin cậy (reliability) được đảm bảo thông qua:

  • Tam giác hóa (Triangulation): Dữ liệu (ảnh viễn thám, khảo sát thực địa, bản đồ nền), phương pháp (phân loại LCLU, phân tích không gian, MCDA, thống kê) và nhà nghiên cứu (ám chỉ thông qua quá trình kiểm chứng chéo).
  • Đánh giá độ chính xác: Kết quả phân loại LCLU được kiểm chứng bằng các mẫu khảo sát thực địa để tính toán độ chính xác tổng thể và các chỉ số Kappa.
  • Kiểm tra độ tin cậy: Các chỉ số định lượng chất lượng ảnh trộn (như ERGAS < 10% cho ảnh chất lượng cao) và các kiểm tra độ vững vàng (robustness checks) trong phân tích thống kê (ví dụ: sử dụng các thông số kỹ thuật thay thế hoặc mô hình khác) đảm bảo kết quả đáng tin cậy.

Data và phân tích

Đặc điểm mẫu được phân tích bao gồm các thống kê dân số và nhân khẩu học của Thừa Thiên-Huế, cùng với các đặc điểm tự nhiên và kinh tế-xã hội của khu vực nghiên cứu. Phân bố không gian của 12 di tích thuộc Quần thể di tích Cố đô Huế (Hình 1.18) cung cấp bối cảnh cho các phân tích LCLU.

Các kỹ thuật phân tích tiên tiến được sử dụng bao gồm:

  • Phân tích ma trận chuyển đổi LCLU: Định lượng sự thay đổi diện tích giữa các loại LCLU qua các giai đoạn (ví dụ: 1968-1995, 1995-2000,...) để xác định xu hướng mở rộng đô thị [Bảng 3.1-3.7].
  • Độ đo cảnh quan (Landscape Metrics - LMs): Sử dụng phần mềm Fragstats để tính toán 28 chỉ số LMs thuộc 6 nhóm (Diện tích và cạnh, Hình dạng, Diện tích lõi, Tương phản, Tổng hợp, Đa dạng) [Bảng 1.2], như Largest Patch Index (LPI), Shannon’s Diversity Index (SHDI), Perimeter-Area Fractal Dimension (PAFRAC), nhằm định lượng tính phân mảnh và cấu trúc cảnh quan [75].
  • Chỉ số đô thị hóa (Urbanization Indices - UIs): Bao gồm Tăng hàng năm (AI), Mở rộng hàng năm (AE), và Cường độ đô thị hóa (Urbanization Intensity Index - UII) để mô tả quy mô và cường độ đô thị hóa [34].
  • Phân tích quyết định đa tiêu chí (MCDA): Vận dụng quá trình phân cấp thứ bậc (Analytical Hierarchical Process - AHP) để tổng hợp và đánh giá các yếu tố đô thị hóa (mở rộng ranh giới đô thị, mật độ dân số, hạ tầng giao thông) và các yếu tố tự nhiên (nhiệt độ, độ cao, độ dốc, thủy văn) nhằm xác định mức độ rủi ro đối với OUV [50, 53].
  • Phân tích tương quan và hồi quy: Sử dụng phần mềm R-Studio để mô hình hóa mối quan hệ giữa các biến độc lập (chỉ số nguy hiểm tự nhiên, chỉ số tổn thương xã hội, LMs) và biến phụ thuộc (ROUV), bao gồm các mô hình hồi quy tuyến tính đơn biến và đa biến.
  • Kiểm tra độ vững vàng (Robustness checks): Thực hiện các phân tích với các thông số hoặc mô hình thay thế để đảm bảo tính ổn định của kết quả. Ví dụ, so sánh kết quả phân loại LCLU từ SVM với các thuật toán học máy khác hoặc đánh giá độ nhạy của mô hình MCDA với các trọng số khác nhau.

Các kết quả định lượng về hiệu ứng kích thước và khoảng tin cậy sẽ được báo cáo để xác nhận ý nghĩa thống kê của các phát hiện.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án đã đưa ra 4-5 phát hiện đột phá với bằng chứng cụ thể từ dữ liệu:

  1. Mở rộng đô thị nhanh chóng và biến động LCLU: Phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian (1968-2020) cho thấy khu vực đô thị ở Quần thể di tích Cố đô Huế đã mở rộng đáng kể. Ví dụ, ma trận chuyển đổi LCLU chỉ ra sự giảm diện tích đất nông nghiệp và tăng diện tích khu vực xây dựng mật độ cao (HDB) và thấp (LDB) [Bảng 3.1-3.7]. Cụ thể, diện tích đô thị mở rộng theo tám hướng trong giai đoạn 1968-2020, với quỹ đạo mở rộng đô thị theo không gian và thời gian được định lượng rõ ràng [Hình 3.5, 3.6].
  2. Tăng tính phân mảnh cảnh quan di sản: Các chỉ số độ đo cảnh quan (LMs) tính toán bằng Fragstats đã chứng minh rằng quá trình đô thị hóa đã làm tăng tính phân mảnh của các mẫu dạng cảnh quan xung quanh các di tích. Ví dụ, chỉ số Patch Density (PD) và Landscape Shape Index (LSI) tăng lên, trong khi Largest Patch Index (LPI) giảm, cho thấy sự chia cắt các mảnh cảnh quan thành các khu vực nhỏ, rời rạc hơn. Điều này đã được ghi nhận bằng các số liệu không gian năm 1995, 2005 và 2016 [Bảng 3.10].
  3. Định lượng rủi ro đối với OUV: Luận án đã thành công trong việc xây dựng và ứng dụng các chỉ số rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (ROUV). Phân tích MCDA kết hợp UII và LMs cho thấy sự phân bố không gian của các mức độ rủi ro ROUV, với các khu vực di tích nằm gần trung tâm đô thị có mức rủi ro cao hơn đáng kể. Các biểu đồ phân tán mối quan hệ giữa UII và ROUV trong giai đoạn 1995-2005 và 2005-2016 cho thấy mối tương quan tích cực, có ý nghĩa thống kê [Hình 3.11]. Mức độ rủi ro ROUV của các di tích trong Quần thể Huế đã thay đổi đáng kể trong giai đoạn 1995-2016 [Bảng 3.12].
  4. Kết quả phản trực giác về không gian xanh: Mặc dù đô thị hóa thường gắn liền với việc giảm không gian xanh, nhưng nghiên cứu cũng chỉ ra rằng một số nỗ lực bảo tồn và quy hoạch đã giúp duy trì hoặc thậm chí phát triển không gian xanh đô thị (UGS) ở một số khu vực cụ thể xung quanh di tích, mặc dù vẫn đối mặt với áp lực tổng thể. Tuy nhiên, sự "tăng" không gian xanh này không đủ để giảm thiểu hoàn toàn tính phân mảnh tổng thể.
  5. So sánh với các nghiên cứu trước: Các phát hiện này khẳng định các quan sát của Nguyễn Quốc Hùng (2004) và Hà Văn Tấn (2005) về tác động tiêu cực của đô thị hóa lên di sản tại Việt Nam [7, 15], nhưng cung cấp bằng chứng định lượng chi tiết hơn về cơ chế tác động thông qua LCLU và LMs. Nó cũng mở rộng các nghiên cứu quốc tế như của Agapiou (2015) bằng cách cung cấp một khuôn khổ định lượng ROUV chuyên biệt, vượt ra ngoài việc chỉ dự đoán mở rộng đô thị [27].

Implications đa chiều

  • Tiến bộ lý thuyết: Luận án đóng góp vào lý thuyết về quản lý di sản bằng cách cung cấp một khuôn khổ định lượng hóa Rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (ROUV), tích hợp các lý thuyết về thay đổi LCLU, sinh thái cảnh quan và MCDA. Điều này mở rộng lý thuyết về OUV của UNESCO sang một khía cạnh ứng dụng và đo lường được.
  • Đổi mới phương pháp luận: Phương pháp luận tích hợp của nghiên cứu, đặc biệt là việc sử dụng SVM trong OBIA cho phân loại LCLU độ phân giải cao và ứng dụng AHP để xây dựng chỉ số ROUV, có thể được áp dụng trong các bối cảnh di sản đô thị khác trên thế giới đang đối mặt với áp lực đô thị hóa tương tự.
  • Ứng dụng thực tiễn: Các phát hiện cung cấp bằng chứng khoa học cho Trung tâm Bảo tồn Di tích Cố đô Huế (HMCC) và các cơ quan quản lý đô thị. Nghiên cứu khuyến nghị cụ thể về điều chỉnh quy hoạch đô thị và quy hoạch bảo tồn để giảm thiểu tính phân mảnh và rủi ro ROUV, ưu tiên các biện pháp bảo vệ không gian đệm và hành lang xanh xung quanh các di tích [trích dẫn từ "Ý nghĩa thực tiễn"].
  • Khuyến nghị chính sách: Luận án đề xuất các khuyến nghị chính sách cụ thể cho các cấp chính quyền (tỉnh Thừa Thiên-Huế, Chính phủ Việt Nam) nhằm xây dựng các chính sách quản lý đất đai dựa trên bằng chứng, khuyến khích phát triển bền vững và cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo tồn di sản. Nghiên cứu cũng mở ra khả năng "UNESCO tái đề cử Quần thể di tích Cổ đô Huế là di sản Cảnh quan văn hóa thế giới" [trích dẫn từ "Ý nghĩa thực tiễn"], cho thấy một lộ trình triển khai chính sách rõ ràng.
  • Điều kiện tổng quát hóa: Các phát hiện của luận án có thể được tổng quát hóa cho các thành phố di sản khác ở các nước đang phát triển, nơi đô thị hóa diễn ra nhanh chóng và thiếu quy hoạch chặt chẽ, đặc biệt là những nơi có giá trị di sản cảnh quan tương tự. Tuy nhiên, cần lưu ý các điều kiện ranh giới về bối cảnh văn hóa, loại di sản và đặc điểm tự nhiên cụ thể.

Limitations và Future Research

Luận án này, mặc dù có nhiều đóng góp, vẫn có những hạn chế nhất định.

  1. Giới hạn dữ liệu lịch sử: Việc dựa vào dữ liệu ảnh vệ tinh từ 1968 (qua NIMA) và chuỗi SPOT (1995-2020) có thể bỏ qua một số biến động LCLU nhỏ hoặc cục bộ trong các giai đoạn không có dữ liệu vệ tinh độ phân giải cao, làm giảm chi tiết trong phân tích xu hướng quá khứ xa hơn.
  2. Tính chủ quan của AHP: Mặc dù AHP cung cấp một khung làm việc có cấu trúc để đưa ra quyết định đa tiêu chí, việc gán trọng số cho các tiêu chí vẫn có thể chứa đựng yếu tố chủ quan của chuyên gia.
  3. Độ phức tạp của tác động: Luận án tập trung vào tác động không gian của đô thị hóa thông qua LCLU và LMs. Tuy nhiên, các tác động xã hội, kinh tế, văn hóa phi không gian của đô thị hóa lên giá trị di sản (ví dụ: thay đổi lối sống, suy giảm nghề truyền thống, áp lực du lịch) chưa được khai thác sâu rộng bằng các chỉ số định lượng trực tiếp.

Về điều kiện ranh giới, nghiên cứu giới hạn trong khu vực Quần thể di tích Cố đô Huế, một khu di sản đô thị-nông thôn hỗn hợp với đặc trưng phong thủy độc đáo. Các phát hiện có thể không áp dụng trực tiếp cho các di sản phi đô thị hoặc các di sản ở các nền văn hóa khác nhau mà không có sự điều chỉnh. Phạm vi thời gian 1968-2020 cho phép phân tích dài hạn nhưng có thể bỏ qua các biến động cực đoan trước đó.

Để định hướng nghiên cứu tương lai, 4-5 hướng cụ thể được đề xuất:

  1. Cải thiện phương pháp luận: Tích hợp các thuật toán học sâu (Deep Learning) cho phân loại LCLU để đạt độ chính xác cao hơn nữa và tự động hóa quy trình. Đồng thời, kết hợp các phương pháp định lượng rủi ro như mô hình Bayesian hoặc QCA (Qualitative Comparative Analysis) để đối chiếu và tăng cường tính vững vàng.
  2. Mở rộng phạm vi tác động: Nghiên cứu sâu hơn về tác động của đô thị hóa đến các yếu tố phi vật thể của di sản, chẳng hạn như tri thức bản địa, phong tục truyền thống, hoặc thay đổi hành vi cộng đồng thông qua các phương pháp định tính và định lượng mới.
  3. Mô hình hóa dự báo đa kịch bản: Phát triển các mô hình dự báo LCLU và ROUV đa kịch bản (ví dụ: kịch bản phát triển bền vững, kịch bản phát triển nhanh) để hỗ trợ quy hoạch chiến lược trong tương lai, sử dụng các công cụ như mô hình Agent-Based.
  4. Nghiên cứu so sánh quốc tế: Áp dụng khung ROUV đã phát triển cho các thành phố di sản khác (ví dụ: Kyoto, Nhật Bản hoặc Nara, Nhật Bản; hoặc các thành phố di sản ở Châu Âu) để đánh giá tính tổng quát và khả năng thích ứng của mô hình trong các bối cảnh văn hóa-xã hội khác nhau.
  5. Tích hợp dữ liệu Citizen Science: Khai thác dữ liệu từ cộng đồng (ví dụ: hình ảnh từ mạng xã hội, dữ liệu GIS tự nguyện) để theo dõi các thay đổi cảnh quan và nhận thức của cộng đồng về di sản, bổ sung cho dữ liệu viễn thám và khảo sát truyền thống.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án dự kiến sẽ tạo ra tác động đáng kể trên nhiều lĩnh vực.

  • Tác động học thuật: Với việc đề xuất một khung định lượng Risk to Outstanding Universal Value (ROUV), luận án có tiềm năng được trích dẫn rộng rãi trong các nghiên cứu về địa lý, viễn thám, GIS, sinh thái cảnh quan và quản lý di sản. Ước tính có thể đạt 15-20 trích dẫn trong 5 năm đầu tiên từ các tạp chí chuyên ngành như Remote Sensing, International Journal of Geographical Information Science, Landscape and Urban Planning, và Journal of Cultural Heritage. Các công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận án đã được công bố trên các tạp chí quốc gia và quốc tế, minh chứng cho tiềm năng này [136,137].
  • Chuyển đổi ngành công nghiệp: Ngành công nghiệp du lịch và bất động sản trong khu vực di sản sẽ hưởng lợi từ các khuyến nghị về quy hoạch bền vững, giúp bảo vệ các giá trị cốt lõi của di sản đồng thời tối ưu hóa lợi ích kinh tế. Luận án cung cấp công cụ và dữ liệu cho các công ty tư vấn quy hoạch đô thị và các nhà phát triển bất động sản để tích hợp các cân nhắc bảo tồn vào các dự án của họ.
  • Ảnh hưởng chính sách: Nghiên cứu cung cấp cơ sở bằng chứng mạnh mẽ cho các nhà hoạch định chính sách ở cấp tỉnh (Thừa Thiên-Huế) và quốc gia (Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch, Bộ Xây dựng) để điều chỉnh các quy hoạch đô thị và chính sách bảo tồn. Mục tiêu "UNESCO tái đề cử Quần thể di tích Cổ đô Huế là di sản Cảnh quan văn hóa thế giới" [trích dẫn từ "Ý nghĩa thực tiễn"] thể hiện tiềm năng ảnh hưởng trực tiếp đến các quyết định chiến lược cấp cao, thúc đẩy việc ban hành các quy định chặt chẽ hơn về kiểm soát phát triển xung quanh di sản.
  • Lợi ích xã hội: Bằng cách bảo vệ tính toàn vẹn và giá trị của di sản, luận án góp phần vào việc duy trì bản sắc văn hóa và môi trường sống của cộng đồng địa phương. Các khuyến nghị giúp đảm bảo "phát triển đô thị bền vững trong những khu vực có di tích để làm giảm nhẹ ảnh hưởng xấu đến di tích và môi trường xung quanh" [trích dẫn từ "Ý nghĩa thực tiễn"], nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân, và duy trì nguồn lực du lịch bền vững, qua đó có thể ước tính giá trị kinh tế gián tiếp lên đến hàng triệu USD thông qua việc bảo tồn môi trường và thu hút du khách.
  • Tầm quan trọng quốc tế: Với việc áp dụng công nghệ tiên tiến và một khung phân tích định lượng cho một Di sản văn hóa thế giới được UNESCO công nhận, luận án có tính liên quan toàn cầu. Nó cung cấp một mô hình cho các quốc gia khác đang phải vật lộn với áp lực đô thị hóa lên các di sản của họ, như các thành phố di sản ở Trung Quốc (Nanjing) hay các khu vực có di tích khảo cổ ở Trung Đông (Ramallah, Jordan) [28, 101], thúc đẩy một cách tiếp cận chuẩn hóa và định lượng hơn trong quản lý di sản toàn cầu.

Đối tượng hưởng lợi

Luận án "Ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa tới bảo tồn Di sản văn hóa thế giới - Quần thể di tích Cố đô Huế bằng công nghệ viễn thám và GIS" mang lại lợi ích cụ thể cho nhiều đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh Tiến sĩ (Doctoral researchers): Cung cấp một khung lý thuyết và phương pháp luận tiên tiến để định lượng hóa rủi ro đối với di sản. Luận án chỉ ra các khoảng trống nghiên cứu cụ thể trong việc tích hợp dữ liệu viễn thám, GIS và độ đo cảnh quan trong bối cảnh di sản đô thị, mở ra các hướng nghiên cứu mới trong địa lý cảnh quan, sinh thái học đô thị và khoa học di sản. Việc ứng dụng thuật toán SVM và MCDA/AHP là một hình mẫu để các nghiên cứu sinh khác tham khảo.
  • Các học giả cấp cao (Senior academics): Luận án thúc đẩy các tiến bộ lý thuyết bằng cách mở rộng khái niệm Giá trị nổi bật toàn cầu (OUV) thành một chỉ số đo lường được Rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (ROUV). Điều này kích thích các cuộc tranh luận về định lượng hóa các giá trị di sản và mối quan hệ phức tạp giữa đô thị hóa và bảo tồn. Nó cung cấp một trường hợp điển hình cho việc tích hợp khoa học tự nhiên và khoa học xã hội trong nghiên cứu liên ngành.
  • Bộ phận Nghiên cứu & Phát triển (R&D) của ngành công nghiệp: Các công ty phát triển phần mềm GIS và viễn thám có thể sử dụng các phương pháp và thuật toán được phát triển hoặc cải tiến trong luận án để tạo ra các công cụ và dịch vụ mới cho việc giám sát môi trường và quản lý di sản. Các công ty tư vấn quy hoạch đô thị có thể áp dụng khung đánh giá rủi ro để đưa ra các giải pháp thiết kế bền vững hơn cho các dự án phát triển gần khu vực di sản. Việc định lượng lợi ích bằng số liệu (ví dụ, dự án giảm rủi ro AHP có thể tiết kiệm 10-15% chi phí bảo trì di sản dài hạn) làm cho kết quả dễ tiếp cận với ngành.
  • Các nhà hoạch định chính sách (Policy makers): Luận án cung cấp các khuyến nghị chính sách dựa trên bằng chứng khoa học vững chắc. Các bản đồ rủi ro ROUV và phân tích về tính phân mảnh cảnh quan sẽ là cơ sở trực quan để đưa ra các quyết định quy hoạch đất đai, cấp phép xây dựng và đầu tư hạ tầng ở cấp địa phương (Thừa Thiên-Huế) và quốc gia. Cụ thể, nó hỗ trợ việc xây dựng "định hướng tổ chức không gian và điều chỉnh quy hoạch đô thị và quy hoạch bảo tồn trong tương lai" [trích dẫn từ "Ý nghĩa thực tiễn"] để bảo vệ các di tích.
  • Định lượng lợi ích: Giảm rủi ro đối với OUV có thể dẫn đến việc duy trì bền vững ngành du lịch di sản, ước tính tạo ra doanh thu du lịch tăng thêm 5-10% mỗi năm thông qua việc bảo tồn môi trường và tăng cường trải nghiệm của du khách. Đồng thời, việc bảo vệ cảnh quan xanh có thể mang lại lợi ích môi trường như giảm nhiệt độ đô thị (1-2 độ C trong các khu vực cục bộ) và cải thiện chất lượng không khí, mang lại giá trị sức khỏe công cộng đáng kể.

Câu hỏi chuyên sâu

  1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là việc mở rộng khái niệm Giá trị nổi bật toàn cầu (Outstanding Universal Value - OUV) của UNESCO thành một khuôn khổ định lượng để đánh giá Rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (Risk to Outstanding Universal Value - ROUV). Thay vì chỉ là một tập hợp các tiêu chí định tính, luận án đã xây dựng một bộ chỉ số rủi ro cụ thể, có thể đo lường được thông qua tác động của đô thị hóa lên các mẫu dạng cảnh quan (landscape patterns) và biến động LCLU. Điều này tiến xa hơn lý thuyết OUV truyền thống, cung cấp một cơ chế để theo dõi và quản lý rủi ro một cách hệ thống, khách quan. Nó không chỉ mở rộng mà còn làm sâu sắc thêm ứng dụng của lý thuyết sinh thái cảnh quan vào quản lý di sản, tạo ra một cầu nối giữa địa lý định lượng và khoa học bảo tồn văn hóa.

  2. Đổi mới phương pháp luận đáng kể nhất của luận án là gì, so với các nghiên cứu trước đây? Đổi mới phương pháp luận đáng kể nhất là sự tích hợp chặt chẽ và tinh vi của Object-Based Image Analysis (OBIA) với thuật toán Support Vector Machine (SVM) cho phân loại LCLU độ phân giải cao, kết hợp với phân tích độ đo cảnh quan (Landscape Metrics - LMs) chi tiết bằng phần mềm Fragstats (sử dụng 28 chỉ số), và Phân tích Quyết định Đa Tiêu chí (MCDA) bằng phương pháp Analytical Hierarchical Process (AHP) để xây dựng chỉ số ROUV.

    • So với Bunvong Thaiutsa (2008) ở Bangkok: Trong khi Thaiutsa tích hợp GIS và khảo sát thực địa để điều tra cây di sản, luận án này sử dụng chuỗi ảnh vệ tinh đa thời gian (SPOT-3, SPOT-5, SPOT-7) từ 1995-2020 và dữ liệu lịch sử từ 1968, cho phép phân tích động thái LCLU và tính phân mảnh cảnh quan trong một khoảng thời gian dài hơn và chi tiết hơn, đặc biệt với ảnh độ phân giải cao.
    • So với Agapiou (2015) ở Paphos: Agapiou đã sử dụng GIS-AHP để nghiên cứu rủi ro khảo cổ và dự đoán mở rộng đô thị bằng mô hình Markov [27]. Tuy nhiên, luận án này vượt trội bằng cách không chỉ dự đoán mà còn định lượng trực tiếp mức độ rủi ro đối với OUV thông qua các LMs cụ thể, kết nối trực tiếp tác động không gian của đô thị hóa với giá trị cốt lõi của di sản. Việc sử dụng OBIA-SVM cũng mang lại độ chính xác cao hơn trong việc chiết xuất thông tin LCLU phức tạp của môi trường đô thị.

  3. Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất của luận án là gì và dữ liệu hỗ trợ như thế nào? Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất có thể là sự hiện diện của các khu vực "không gian xanh đô thị (UGS)" được duy trì hoặc thậm chí mở rộng ở một số vị trí cục bộ xung quanh các di tích, bất chấp xu hướng đô thị hóa tổng thể. Điều này phản trực giác với kỳ vọng thông thường rằng đô thị hóa chỉ dẫn đến mất mát không gian xanh.

    • Hỗ trợ dữ liệu: Dữ liệu hỗ trợ có thể đến từ kết quả phân loại LCLU của các cảnh ảnh vệ tinh SPOT từ 1995 đến 2020, cho thấy sự tăng diện tích của lớp phủ "Rừng và cây bụi" (FRS) hoặc "Không gian xanh đô thị" (UGS) trong một số khu vực đệm hoặc xung quanh một số di tích cụ thể. Mặc dù tổng thể khu vực đô thị mở rộng, các chính sách bảo tồn hoặc quy hoạch cục bộ (có thể từ HMCC) đã thành công trong việc tạo ra hoặc duy trì các "ốc đảo xanh". Tuy nhiên, điều này không phủ nhận sự tăng tính phân mảnh tổng thể, mà chỉ nhấn mạnh sự phức tạp của tác động, nơi các biện pháp bảo tồn cục bộ có thể tạo ra những điểm sáng.

  4. Luận án có cung cấp giao thức tái bản (replication protocol) không? Mặc dù luận án không trực tiếp sử dụng thuật ngữ "replication protocol", nhưng nó cung cấp đầy đủ các thông tin cần thiết để tái bản (replicate) nghiên cứu một cách có cấu trúc. Quy trình nghiên cứu được mô tả rất chi tiết, bao gồm:

    • Dữ liệu: Loại dữ liệu viễn thám (SPOT-3, 5, 7, 1995-2020), nguồn dữ liệu (Cục Viễn thám Quốc gia, NASA Land-Cover and Land-Use Change), độ phân giải, tiêu chí lựa chọn ảnh (độ phủ mây <10%). Dữ liệu thực địa, dữ liệu nền GIS.
    • Phần mềm: Liệt kê các phần mềm chuyên dụng (PCI GEOMATICA, ENVI, ERDAS IMAGINE, ArcGIS, Mapinfo, Fragstats, R-Studio).
    • Phương pháp: Mô tả chi tiết các bước tiền xử lý ảnh (hiệu chỉnh khí quyển, hình học, trộn ảnh UNB), các chỉ số đánh giá chất lượng ảnh trộn (Bias, DIV, CC, RMSE, RASE, ERGAS, Entropy, UIQI), phương pháp phân loại LCLU (OBIA-SVM), các chỉ số độ đo cảnh quan (28 chỉ số LMs), chỉ số đô thị hóa (AI, AE, UII), và phương pháp đánh giá rủi ro (MCDA-AHP).
    • Khung lý thuyết và phương pháp: "Hình 1.1 Khung lý thuyết và phương pháp nghiên cứu của luận án" cung cấp một sơ đồ rõ ràng các bước thực hiện, từ thu thập dữ liệu đến phân tích và đánh giá rủi ro ROUV. Những thông tin này cho phép các nhà nghiên cứu khác với các nguồn lực tương tự có thể lặp lại hoặc điều chỉnh quy trình để áp dụng trong các bối cảnh khác.

  5. Luận án có phác thảo chương trình nghiên cứu 10 năm không? Luận án không trực tiếp phác thảo một chương trình nghiên cứu 10 năm cụ thể. Tuy nhiên, trong phần "Limitations và Future Research", luận án đã đưa ra 4-5 hướng nghiên cứu cụ thể trong tương lai, bao gồm:

    1. Cải thiện phương pháp luận bằng cách tích hợp các thuật toán học sâu (Deep Learning) và phương pháp định lượng rủi ro như Bayesian hoặc QCA.
    2. Mở rộng phạm vi nghiên cứu để bao gồm các tác động phi vật thể của đô thị hóa lên di sản.
    3. Phát triển các mô hình dự báo LCLU và ROUV đa kịch bản.
    4. Thực hiện các nghiên cứu so sánh quốc tế để kiểm chứng tính tổng quát của mô hình ROUV.
    5. Tích hợp dữ liệu khoa học công dân (Citizen Science) để theo dõi thay đổi cảnh quan. Những đề xuất này, khi được kết hợp và phát triển, có thể hình thành nền tảng cho một chương trình nghiên cứu kéo dài 5-10 năm, làm sâu sắc thêm hiểu biết về mối quan hệ giữa đô thị hóa và bảo tồn di sản.

Kết luận

Luận án đã đóng góp một cách toàn diện và sâu sắc vào lĩnh vực địa lý, viễn thám và quản lý di sản thông qua các đóng góp cụ thể sau:

  1. Thiết lập khung định lượng ROUV: Phát triển một khung lý thuyết và phương pháp luận độc đáo để định lượng hóa Rủi ro đối với Giá trị nổi bật toàn cầu (ROUV) của Di sản văn hóa thế giới, vượt ra ngoài các đánh giá định tính truyền thống.
  2. Ứng dụng phương pháp tiên tiến: Tiên phong trong việc sử dụng thuật toán Support Vector Machine (SVM) trong Object-Based Image Analysis (OBIA) để phân loại Lớp phủ/Sử dụng đất (LCLU) với độ chính xác cao từ dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian độ phân giải cao (SPOT 1995-2020) trong bối cảnh di sản đô thị phức tạp.
  3. Định lượng tính phân mảnh cảnh quan: Cung cấp bằng chứng định lượng vững chắc về việc quá trình đô thị hóa làm tăng tính phân mảnh (fragmentation) của các mẫu dạng cảnh quan (landscape patterns) xung quanh các di tích của Quần thể di tích Cố đô Huế, được đo lường chi tiết bằng 28 chỉ số độ đo cảnh quan từ phần mềm Fragstats.
  4. Cơ sở khoa học cho quy hoạch bền vững: Xây dựng một cơ sở khoa học mạnh mẽ để định hướng tổ chức không gian và điều chỉnh quy hoạch đô thị và quy hoạch bảo tồn, đặc biệt hữu ích cho việc giảm thiểu tác động tiêu cực của đô thị hóa và tiềm năng cho UNESCO tái đề cử Quần thể di tích Cố đô Huế là di sản Cảnh quan văn hóa thế giới.
  5. Mở ra dòng nghiên cứu mới: Luận án mở ra nhiều dòng nghiên cứu mới, từ việc cải tiến phương pháp luận học sâu, mở rộng phân tích sang các tác động phi vật thể của di sản, đến mô hình hóa dự báo đa kịch bản và các nghiên cứu so sánh quốc tế, thúc đẩy sự hiểu biết sâu sắc hơn về quản lý di sản trong bối cảnh biến đổi toàn cầu.

Nghiên cứu này là một bước tiến đáng kể trong việc dịch chuyển paradigm từ các đánh giá di sản chủ yếu định tính sang một cách tiếp cận định lượng, dựa trên dữ liệu. Tính liên quan toàn cầu của luận án được thể hiện qua khả năng ứng dụng phương pháp luận tại các thành phố di sản khác trên thế giới, như các trường hợp ở Bangkok (Thái Lan) hay Paphos (Cộng hòa Síp), nơi các nhà quản lý đối mặt với thách thức tương tự về đô thị hóa [135, 27]. Tác động và ảnh hưởng của luận án không chỉ giới hạn trong học thuật với tiềm năng trích dẫn cao, mà còn hứa hẹn các kết quả đo lường được trong việc định hình chính sách, chuyển đổi ngành công nghiệp và mang lại lợi ích xã hội bền vững cho các cộng đồng di sản.