Ứng dụng GIS hỗ trợ ra quyết định quản lý phát triển đô thị bền vững

MTXD - Ngày 14/04/2022, Bộ Xây dựng đã ban hành công văn số 1247/BXD-PTĐT về việc Hướng dẫn tổ chức thiết lập Hệ thống CSDL đô thị liên thông trên nền GIS phục vụ phát triển đô thị thông minh.

1. Thực trạng ứng dụng GIS trong quản lý phát triển đô thị tại Việt Nam

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) đã được biết đến khá sớm tại Việt Nam và hiện đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhưng chủ yếu tập trung vào các lĩnh vực về quản lý tài nguyên và môi trường.

Đối với lĩnh vực quản lý đô thị thì GIS mới chỉ được quan tâm và có những bước phát triển ban đầu trong khoảng hơn (5) năm trở lại đây với các nghiên cứu, dự án ứng dụng GIS trong công tác khảo sát đo đạc, quản lý quy hoạch, quản lý hạ tầng kỹ thuật (cây xanh, cấp nước..).

Mặc dù vậy, ý thức được vai trò quan trọng của GIS đối với ngành xây dựng nói chung và công tác quản lý đô thị nói riêng, trong những năm qua Chính phủ và Bộ Xây dựng đã ban hành một số chủ trương, quyết định và văn bản để định hướng, chỉ đạo việc ứng dụng GIS vào công tác quản lý phát triển đô thị như: Quyết định số 950/QĐ-TTg phê duyệt Đề án phát triển đô thị thông minh bền vững Việt Nam giai đoạn 2018 - 2025 và định hướng đến năm 2030; Công văn số 3098/BTTTT-KHCN công bố Bộ chỉ số đô thị thông minh Việt Nam giai đoạn đến năm 2025 (Phiên bản 1.0) với nhiều chỉ số gắn với nền tảng hệ thống thông tin địa lý GIS; Công văn số 1247/BXD-PTĐT về việc Hướng dẫn tổ chức thiết lập Hệ thống CSDL đô thị liên thông trên nền GIS phục vụ phát triển đô thị thông minh…

GIS - Nền tảng thực hiện quy hoạch đô thị thông minh. Ảnh minh họa

Thời gian qua, cùng với chủ trương về thúc đẩy chuyển đổi số và xây dựng đô thị thông minh tại các địa phương trên cả nước, nhiều nơi đã từng bước ứng dụng GIS trong công tác quản lý đô thị và đạt được một số kết quả đáng chú ý. Một số địa phương như TP Hồ Chí Minh, Bình Dương, Huế, Bắc Ninh, Thái Bình, Sơn La… đã xây dựng hệ thống GIS chuyên ngành xây dựng để cung cấp và quản lý dữ liệu trong các lĩnh vực quy hoạch xây dựng, đất đai, hạ tầng kỹ thuật và phát triển đô thị, nhà ở và bất động sản…

Cụ thể, GIS đã được nhiều địa phương ứng dụng để quản lý cơ sở dữ liệu các đồ án quy hoạch xây dựng (thể hiện trực quan trên nền tảng Web GIS dễ dàng tra cứu và quản lý); GIS được sử dụng để quản lý tài sản, thiết bị hạ tầng kỹ thuật: cây xanh, chiếu sáng, cấp nước…(tại Đà Nẵng, Lào Cai, Nam Định…); GIS kết hợp công nghệ viễn thám tạo ra các ứng dụng giám sát môi trường, quản lý tài nguyên rừng, tài nguyên nước, đánh giá mức độ sạt lở…và nhiều ứng dụng khác.

Tuy nhiên bên cạnh những kết quả đã đạt được, việc ứng dụng GIS trong công tác quản lý đô thị vẫn còn gặp nhiều khó khăn, vướng mắc từ chính sách, quy định chưa đầy đủ, thống nhất; nhiều địa phương chưa thực sự quan tâm và đánh giá hết vai trò và tầm quan trọng của GIS; hạ tầng công nghệ thông tin tại nhiều địa phương chưa sẵn sàng; chất lượng dữ liệu đầu vào xây dựng cơ sở dữ liệu chưa tốt; đội ngũ nhân lực có chuyên môn về GIS chưa đáp ứng được nhu cầu…

Ngày 14/04/2022, Bộ Xây dựng đã ban hành công văn số 1247/BXD-PTĐT về việc Hướng dẫn tổ chức thiết lập Hệ thống CSDL đô thị liên thông trên nền GIS phục vụ phát triển đô thị thông minh. Văn bản hướng dẫn này đã phần nào giúp tháo gỡ các vướng mắc và thúc đẩy chính quyền các đô thị xác định cụ thể hơn vai trò của GIS, từ đó xây dựng các kế hoạch, chương trình phát triển hệ thống GIS phục vụ quản lý phát triển đô thị.

2. Quản lý phát triển đô thị bền vững và vai trò của GIS

Khái niệm quản lý phát triển đô thị đã được nhắc đến từ khá lâu khi các đô thị được nhận diện là động lực để phát triển kinh tế xã hội. Mặc dù vậy, khái niệm quản lý phát triển đô thị bền vững mới chỉ được nêu ra trong khoảng (10) năm trở lại đây khi phát triển đô thị bền vững đã phổ biến rộng rãi và trở thành một trong các mục tiêu phát triển cho các đô thị của Quốc gia.

“Đô thị bền vững là Đô thị đạt được sự thống nhất trong một khuôn khổ bền vững cả ba mặt kinh tế, xã hội và môi trường, nhằm nâng cao chất lượng sống của thế hệ hiện tại mà không làm ảnh hưởng tới các nhu cầu phát triển của thế hệ tương lai”.

Như vậy quản lý phát triển đô thị bền vững được hiểu là một quá trình quản lý sự phát triển cho đô thị mà ở đó yếu tố “bền vững” là trọng tâm của sự phát triển, thể hiện ở cả ba mặt kinh tế, xã hội, môi trường và cụ thể hoá với đặc thù đô thị là các yếu tố có quan hệ mật thiết, hữu cơ lẫn nhau bao gồm: kinh tế đô thị; xã hội đô thị; môi trường sinh thái đô thị; cơ sở hạ tầng đô thị và quản lý xây dựng đô thị.

Hình 1: Phát triển bền vững với 3 khía cạnh Kinh tế - Xã hội - Môi trường

Để quản lý phát triển đô thị bền vững, đòi hỏi cần thiết phải có những công cụ quản lý kỹ thuật hiện đại, chính xác và có hiệu quả nhằm giúp hỗ trợ chính quyền có thể đưa ra các quyết định chính xác cho sự phát triển bền vững của đô thị.

GIS, với những thế mạnh của mình như mô hình hoá và phân tích không gian; cải thiện việc lưu trữ và tương tác dữ liệu; tăng cường khả năng truy cập…có thể giúp quản lý phát triển đô thị bền vững một cách “Hiệu quả - Hiệu lực - Minh bạch”, thể hiện qua:

- GIS sử dụng để đánh giá và mô hình hoá tính bền vững của đô thị. Bằng cách gắn những vấn đề cụ thể như các tiêu chí bền vững của đô thị với các yếu tố không gian, vị trí địa lý, cho phép GIS phân tích các thông tin, yếu tố trừu tượng trở nên dễ dàng hơn ở một góc nhìn mới cụ thể và trực quan hơn với những mô hình chính xác, đáng tin cậy …

- GIS giúp đo lường và kiểm soát các ưu tiên phát triển để bảo vệ nguồn lực sẵn có của đô thị.

- Xác định vị trí ưu tiên, nơi tốt nhất để đầu tư phát triển nhằm tạo ra môi trường bền vững hơn.

Vì lý do đó, việc sử dụng GIS là một công cụ đánh giá cần thiết để đo lường, kiểm soát tính bền vững của đô thị giúp các cấp chính quyền ra quyết định một cách chính xác và hiệu quả nhất.

3. Một số ứng dụng của GIS hỗ trợ ra quyết định quản lý phát triển đô thị bền vững

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin giúp cho GIS có khả năng hỗ trợ vô cùng lớn đối với công tác quản lý đô thị. Tuy nhiên, để đánh giá khả năng ứng dụng của GIS trong công tác quản lý sự phát triển “bền vững”, xem xét mối liên hệ giữa khả năng của GIS với các tiêu chí phát triển bền vững của đô thị.

Trong nghiên cứu về “Phân tích chính sách đô thị hoá trong quá trình đô thị hoá tác động đến phát triển bền vững ở Việt Nam”, thuộc chương trình “Thiên niên kỷ 21” cho UNDP tài trợ, đã đề xuất mười nhóm tiêu chí bền vững trong quá trình đô thị hoá, bao gồm: (1) Quy hoạch vùng và quy hoạch đô thị phù hợp với các vùng địa lý và điều kiện sinh thái tự nhiên, bảo vệ môi trường; (2) Kinh tế đô thị phát triển ổn định và bền vững tạo nhiều việc làm cho mọi thành phần kinh tế và mọi người dân đô thị; (3) Trình độ dân trí đô thị và nguồn lực phát triển đủ mạnh; (4) Trình độ quản lý quy hoạch và phát triển đô thị bền vững; (5) Dịch vụ đô thị đáp ứng yêu cầu phục vụ đô thị ngày càng cao; (6) Cơ sở hạ tầng xã hội đô thị đáp ứng kịp thời và đầy đủ; (7) Cơ sở hạ tầng kỹ thuật đô thị đáp ứng kịp thời và đầy đủ; (8) Lồng ghép quy hoạch môi trường trong quy hoạch xây dựng đô thị; (9) Huy động cộng đồng tham gia công tác quy hoạch và quản lý xây dựng đô thị; (10) Hợp tác, điều hành và quản lý xây dựng đô thị.

Trên các nhóm tiêu chí này, GIS có thể hỗ trợ ra quyết định cho việc quản lý phát triển đô thị bền vững bao gồm:

(1) Phân tích dữ liệu kinh tế - xã hội để hỗ trợ xây dựng các quy hoạch, kế hoạch

(2) Hỗ trợ công tác lập quy hoạch: tổng hợp, phân tích dữ liệu, xây dựng mô hình phân tích không gian để đánh giá nhu cầu sử dụng đất, lựa chọn đất đai xây dựng, đánh giá khả năng phục vụ của hệ thống cơ sở hạ tầng, chồng lớp bản đồ để kiểm soát xung đột, xây dựng các kịch bản quy hoạch tối ưu, lồng ghép quy hoạch môi trường đảm bảo phát triển bền vững…

(3) Xây dựng nền tảng ứng dụng GIS để huy động sự tham gia của cộng đồng vào công tác quy hoạch và quản lý xây dựng đô thị: công bố quy hoạch, thu thập ý kiến, giám sát việc thực hiện thông qua các ứng dụng

(4) Kiểm soát tài nguyên

(5) Kiểm soát tình trạng môi trường, đánh giá tác động môi trường

(6) Thiết lập giới hạn cho sự phát triển của đô thị thông qua việc giám sát các chỉ số phát triển của các kịch bản phát triển: quản lý đô thị hoá, kiểm soát tình hình xây dựng, giám sát thời gian thực tình hình ngập lụt…

4. Quy trình và Mô hình ứng dụng GIS hỗ trợ ra quyết định và một số khuyến nghị

a. Mô hình ứng dụng GIS hỗ trợ ra quyết định

Để có thể thấy rõ khả năng ứng dụng của GIS trong việc hỗ trợ ra quyết định quản lý phát triển đô thị thông minh, tiến hành xây dựng mô hình xử lý, hỗ trợ ra quyết định từ các khả năng ứng dụng GIS đã nêu ở mục trên. Phương pháp xây dựng là xác định các tiêu chí, yếu tố chính ảnh hưởng đến việc hình thành các ưu tiên phát triển, xác định các mục tiêu quản lý từ đó xây dựng nên mô hình để xác định các ưu tiên phát triển đô thị.

- Quy trình ứng dụng GIS xác định các ưu tiên phát triển hỗ trợ ra quyết định

Hình 2: Quy trình ứng dụng GIS hỗ trợ ra quyết định quản lý phát triển đô thị

- Xây dựng mô hình xử lý

Bước 1: Xác định các dữ liệu đầu vào

(1) : Dữ liệu kinh tế: mục tiêu phát triển và các chỉ số kinh tế, nhu cầu vốn cho đầu tư phát triển…);

(2) Dữ liệu xã hội: dân số, mật độ dân số, lao động, dịch vụ công…;

(3) Dữ liệu tài nguyên, môi trường: tài nguyên rừng, tài nguyên nước, mức độ ô nhiễm…;

(4) Dữ liệu phát triển đô thị: đất đô thị, tỷ lệ đô thị hoá, nhà ở

(5) Dữ liệu cơ sở hạ tầng kỹ thuật: đường giao thông, hệ thống cấp thoát nước, cấp điện, cây xanh…;

Bước 2: Không gian hóa các dữ liệu đầu vào và chuyển đổi sang định dạng Raster

Từ các dữ liệu đầu vào đã liệt kê ở trên, sử dụng các chức năng gán thông tin

thuộc tính của các phần mềm GIS để tiến hành không gian hóa các dữ liệu.

Sau khi đã không gian hóa các dữ liệu phục vụ cho mục đích hỗ trợ ra quyết định. Bước tiếp theo, sử dụng các nhóm công cụ raster hóa trong các phần mềm GIS để thực hiện việc chuyển đổi các lớp dữ liệu từ định dạng vector sang định dạng Raster.

Việc raster hóa các lớp dữ liệu sẽ tạo điều kiện cho việc gắn các trọng số cũng như dễ dàng chồng xếp các lớp phục vụ cho việc phân tích sau này.

Bước 3:  Xác định trọng số của từng lớp dữ liệu và thực hiện chồng lớp

Tính trọng số cho các lớp dữ liệu đầu vào là bước có ý nghĩa quyết định đối với độ tin cậy của kết quả thực hiện toàn bộ quy trình vì nếu trọng số của các lớp dữ liệu được xác định không thích hợp thì kết quả phân tích sẽ không phản ánh đúng thực tế. Việc đánh giá trọng số có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như: phân tích đa chỉ tiêu (AHP, ANP,..), học máy, thống kê,…

Sau khi đã xác định trọng số cho từng lớp dữ liệu, sử dụng chức năng gán thông tin cho dữ liệu raster để mỗi một lớp dữ liệu sẽ đi cùng với trọng số tương ứng. Sau đó, sử dụng sức mạnh phân tích không gian của các phần mềm GIS để thực hiện chồng lớp và tính toán các điểm số phục vụ cho việc hỗ trợ ra quyết định.

Bước 4: Chỉ ra các vị trí, tiềm năng phát triển và so sánh với nhau

Sau khi đã thực hiện chồng lớp các dữ liệu, kết quả sẽ thu được một lớp dữ liệu định dạng raster là tổng hợp các yếu tố cần đánh giá đã tính đến mức độ quan trọng (trọng số) của chúng. Những vị trí có điểm số cao nhất sẽ được đánh dấu như những vị trí tiềm năng.

Các vị trí tiềm năng nhất (hoặc những ưu tiên phát triển) sẽ được đánh giá và so sánh theo các tiêu chí khác nhau để hỗ trợ ra quyết định. Các vị trí nào đáp ứng được tiêu chí này sẽ được chọn để tham gia và bước cuối cùng.

Bước 5: Đưa ra kết quả cuối cùng vị trí ưu tiên phát triển

Kết quả chung cuộc sẽ được đưa ra sau khi các vị trí tiềm năng được đánh giá bởi các tiêu chí chưa được tính đến trong giai đoạn trước như là ý kiến của cộng đồng dân cư, ý kiến của chính quyền địa phương,...

Bước 6: Chuyển đổi kết quả sang định dạng vector và trình bày kết quả

Các vị trí ưu tiêu phát triển được lựa chọn cuối cùng sẽ được chuyển đổi sang định dạng vector sử dụng chức năng vector hóa của các phần mềm GIS. Kết quả này cùng với các lớp dữ liệu nền sẽ được sử dụng để trình bày kết quả. Các vị trí ưu tiên phát triển được thể hiện theo quy mô diện tích, vị trí nhằm giúp cho những người ra quyết định có một cái nhìn trực quan về kết quả phân tích, lựa chọn.

Các công nghệ hiện đại như WebGIS có thể được ứng dụng để công bố rộng rãi kết quả phân tích thu được tới những cá nhân, tổ chức quan tâm.

b. Một số khuyến nghị

- Cơ sở dữ liệu nền địa lý Quốc gia cần được xác định là dữ liệu nền tảng để xây dựng các hệ thống GIS thống nhất;

- Dữ liệu các ngành, lĩnh vực cần liên thông trong một hệ thống cơ sở dữ liệu dùng chung. Trong đó các dữ liệu GIS chuyên ngành nên có cấu trúc thông tin thống nhất cho các đối tượng giống nhau;

- Cần lồng ghép và giải quyết các vấn đề môi trường với sự hỗ trợ của GIS trong quá trình lập quy hoạch xây dựng đô thị;

- GIS cần được áp dụng ngay từ các giai đoạn ban đầu để hỗ trợ xây dựng mô hình tính toán, phân tích, hoạch định các chiến lược, định hướng quy hoạch phát triển đô thị nhằm giải quyết các mâu thuẫn xung đột, lựa chọn được các kịch bản phát triển tối ưu nhất;

- Có chiến lược xây dựng đội ngũ cán bộ quản lý đô thị có chuyên môn về GIS nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách trong giai đoạn tới.

TS. Hán Minh Cường
Công ty CP tập đoàn SGroup