2.5.2.1. Một số ứng dụng của GIS trên thế giới
Hệ thống thông tin địa lý đã và đang được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong vấn đề
quản lý tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến môi trường. Vì thế, GIS được đón nhận và áp dụng rộng rãi trong các cơ quan nghiên cứu ở nước ta. Hiện nay, ứng dụng GIS trong quản lý môi trường được đẩy mạnh nhằm phát hiện, đánh giá, dự báo mức độ gây ô nhiễm cho khu vực để đưa ra hướng giải quyết nhanh và có hiệu quả.
Theo Lưu Đức Minh (2015), Công nghệ số nói chung trong đó bao gồm hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ hữu ích trong việc tích hợp hệ thống cơ sở dữ liệu gắn kết với bản đồ, tiến bộ này đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều nước phát triển. Công tác lập bản đồ nền số hoá bằng công nghệ GIS đã và đang triển khai và mang lại hiệu quả trong các lĩnh vực trên thế giới như sau:
+ Tại Châu Âu và các nước đang phát triển, công nghệ GIS được coi là một công cụ không thể thiếu của các nhà quản lý, các nhà doanh nghiệp. Hầu hết các nước công nghiệp phát triển ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường thống nhất trong toàn quốc. Công nghệ GIS còn được dùng để xây dựng các hệ thống thông tin chuyên nghành, trợ giúp lãnh đạo, quản lý nhân sự, cấp cứu y tế, hướng dẫn hàng không...
+ Tại Bắc Mỹ (Hoa Kỳ & Canada), Mỹ là một trong những nước đi đầu về công nghệ GIS, hệ thống dữ liệu quốc gia được xây dựng rất hoàn chỉnh dựa trên hệ thống tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. GIS đã được phát triển ở khắp các lĩnh vực liên quan đến không gian lãnh thổ như: môi trường (lâm nghiệp, hải dương học, địa chất học, khí tượng thuỷ văn,…); hành chính - xã hội (nhân khẩu học, quản lý rủi ro, an ninh,…); kinh tế (nông nghiệp, khoáng sản, dầu mỏ, kinh doanh thương mại, bất động sản, giao thông vận tải, bưu điện,…); đa ngành liên ngành (trắc địa, quản lý đất đai, quy hoạch và quản lý phát triển đô thị, thuế bất động sản…). Đã có nhiều phần mềm GIS của Mỹ được lập và sử dụng tại nhiều nước trên Thế giới như: ESRI, Integraph, MapInfo, Autodesk; phần mềm GIS của Mỹ chiếm thị phần lớn nhất trên thế giới.
+ Tại Canada, công nghệ GIS đã trở thành công cụ chuyên dụng trong công tác quản lý nghành lâm nghiệp, nông nghiệp và quản lý môi trường. Canada là nước đầu tiên ứng dụng công nghệ GIS và hiện nay cũng là một trong các nước đi đầu trong lĩnh vực GIS trên thế giới.
+ Tại Nhật Bản, ứng dụng GIS đã được áp dụng rất phổ biến trong mọi lĩnh vực. Những năm 70, các nghiên cứu tập trung vào xây dựng hệ thống thông tin khu vực, thông tin đô thị, hệ thống thông tin về sử dụng đất, mạng lưới hạ tầng kỹ thuật
đô thị. Những năm 80, triển khai ứng dụng vào công tác quản lý tại địa phương (quy hoạch, sử dụng đất, hạ tầng kỹ thuật đô thị…), nghiên cứu nâng cao và chuyên sâu vào hệ thống thông tin đô thị. Những năm 90, áp dụng vào đa ngành, liên ngành (nông nghiệp, khảo cổ, khoa học trái đất, giao thông, quy hoạch xây dựng, quản lý đất đai, giáo dục). Nhật Bản đã ứng dụng GIS trong công tác quản lý và quy hoạch xây dựng từ cấp Chính phủ đến các bộ ngành liên quan và công tác đào tạo quy hoạch trong các trường đại học.
+ Tại Pháp, các lĩnh vực ứng dụng công nghệ GIS như: Dịch vụ công (quy hoạch lãnh thổ quốc gia, địa chính, lãnh thổ địa phương, dân số học, hạ tầng xã hội, giáo dục, quốc phòng,…), tiếp vận (hàng không, tối ưu hóa hành trình tuyến đường…); môi trường và tài nguyên (nông nghiệp, địa chất, quản lý đất,…); bất động sản (kiến trúc, xây dựng, quản lý di sản…); hạ tầng kỹ thuật (cấp thoát nước, cấp điện, quản lý mạng lưới, gas, thông tin liên lạc…); thị trường (bảo hiểm, ngân hàng, thương mại…); xã hội, tiêu dùng (xuất bản, y tế, du lịch).
+ Tại Hàn Quốc, GIS đã được áp dụng vào hầu hết mọi lĩnh vực trên cả nước. Hàn Quốc đã triển khai xây dựng hệ thống GIS quốc gia chia thành 03 giai đoạn: 1995 - 2000, 2001 - 2005 và 2006 - 2010 với tổng mức đầu tư khoảng 2 tỷ USD nhằm tập trung vào các mục tiêu: xây dựng nền tảng cơ sở (bản đồ địa hình toàn quốc, địa chính, dữ liệu phi không gian…); xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian (khung dữ liệu quốc gia, ngân hàng dữ liệu, phát triển công nghệ GIS, xây dựng tiêu chuẩn quốc gia, đào tạo chuyển giao công nghệ…); xây dựng hệ thống ứng dụng đa ngành (hệ thống quản lý thông tin đất đai, hệ thống quản lý thông tin quy hoạch, hệ thống quản lý thông tin kiến trúc…); đang phát triển hệ thống nâng cao (thành phố thông minh-U-city, tối ưu hóa ứng dụng nâng cao, hệ thống hỗ trợ quyết sách quy hoạch…).
+ Tại nước Anh, hơn 90% rác thải đô thị được xử lí bằng chôn lấp. Điều đó cho thấy, công tác quản lí việc xử lí rác thải là vấn đề hết sức quan trọng. Nhiều hướng dẫn của EC và pháp luật do UK ban hành cùng với nhiều vấn đề môi truờng liên quan đã tạo áp lực lên các nhà đầu tư để xây dựng những bãi chôn lấp lớn nhất nhưng giá thành lại rẻ nhất và hạn chế các tác động môi trường. Bãi chôn lấp và các hoạt động chôn lấp trong thực tế có thể được cải tiến với khả năng điều khiển chính xác bằng việc ứng dụng GIS. Sự phân tích thành phần, độ chặt chẽ, tỷ trọng của rác thải với sự thay đổi thể tích trong suốt thời kì chôn lấp đảm bảo rằng hiệu quả của phương pháp lựa chọn sẽ đạt được và dung tích chứa là lớn nhất.
GIS cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình quan trắc môi trường ở các bãi chôn lấp đã đóng cửa. Damian C. Green, chuyên viên môi trường thuộc Đại học Sunderland trong bài báo “GIS và ứng dụng nó trong quản lý chất thải rắn tại nước Anh” đã trình bày kinh nghiệm của nước Anh trong thiết kế, xây dựng các bãi chôn lấp chất thải.
2.5.2.2. Tình hình ứng dụng hệ thống thông tin địa lý tại Việt Nam
Tại Việt Nam, công nghệ GIS được thí điểm khá sớm và được sử dụng phổ biến để quản lý nhiều lĩnh vực. Từ năm 1995, Bộ Khoa học và Công nghệ đã thành lập dự án Hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường, tạo điều kiện cho nhiều cơ quan trong cả nước tiếp cận với công nghệ thông tin địa lý (GIS). Hàng năm công nghệ GIS đều được Bộ Khoa học và Công nghệ xác định là một trong những nội dung nghiên cứu ứng dụng phục vụ nghiên cứu chuyên ngành và hiện đại hóa quản lý nhà nước.
Điểm mạnh của GIS so với các công nghệ khác là khả năng gắn kết các thông tin kể cả yếu tố không gian phục vụ phân tích và truy cập theo yêu cầu. GIS là một công nghệ kết hợp nhiều loại hình công nghệ (đồ họa trên máy tính, bản đồ trợ giúp bằng máy tính, viễn thám,…), đặc biệt với khả năng phân tích, GIS được coi như là một công cụ trợ giúp đắc lực hiện nay, hệ thống GIS đã và đang được ứng dụng trong nhiều bộ ngành ở các lĩnh vực: quy hoạch xây dựng, sử dụng đất, tài nguyên môi trường, giao thông vận tải, các cơ quan đo đạc bản đồ… và đã được đưa vào chương trình giảng dạy tại một số trường đại học.
Trong lĩnh vực Tài nguyên & môi trường, từ cuối những năm 1980, GIS và viễn thám đã được giới thiệu vào lĩnh vực giám sát tài nguyên môi trường thông qua dự án hợp tác quốc tế. Hệ thống GIS chủ yếu vẫn hoạt động độc lập riêng biệt, chưa có sự liên kết khớp nối liên ngành. Bộ Tài nguyên và môi trường đã ban hành một số văn bản quy định liên quan đến hệ thống ký hiệu và quy chuẩn trong việc thể hiện bản đồ; tuy nhiên đây mới chỉ là quy định chuẩn nghành.
Trong ngành giao thông vận tải, hệ thống GIS đã được áp dụng thực tế vào một số yêu cầu cụ thể về quản lý cơ sở hạ tầng giao thông cũng như quản lý phương tiện giao thông theo thời gian thực. Phần mềm GIS được sử dụng phổ biến là MapInfo.
Trong lĩnh vực đo đạc bản đồ: đã ứng dụng hệ thống GIS trong việc thành lập bản đồ ảnh số, thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính bằng công nghệ số, đo đạc và thành lập các lưới tọa độ, độ cao, xây dựng các cơ sở dữ liệu nền GIS cho
các thành phố. Trong công tác quy hoạch xây dựng, công nghệ GIS thời gian gần đây đã được áp dụng tại một số đơn vị trong ngành quy hoạch xây dựng và cơ quan quản lý địa phương như: Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn Quốc Gia, Viện Quy hoạch xây dựng Hà Nội, UBND thành phố Hà Nội, Sở Quy hoạch kiến trúc Hà Nội, tại Đà Lạt, Nam Định,… và nhiều cơ quan khác. Tuy nhiên, trong thực tế công tác lập quy hoạch xây dựng hiện nay vẫn chủ yếu thực hiện theo công nghệ truyền thống với phần mềm hỗ trợ thiết kế AutoCad và các phần mềm diễn họa. Trong các bước tác nghiệp lập QHXD nội dung nghiên cứu quy hoạch nói chung như: Lập nhiệm vụ quy hoạch, thu thập số liệu hiện trạng, đánh giá hiện trạng và xác định tiềm năng phát triển đô thị, định hướng phát triển không gian, quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch hạ tầng kỹ thuật, đánh giá môi trường chiến lược, thiết kế đô thị,… hầu hết đều chưa ứng dụng công nghệ GIS để hỗ trợ quy hoạch.
Sau đây là một số chương trình và đề tài ứng dụng GIS tại Việt Nam:
- Trần Quốc Vinh (2012), Nghiên cứu sử dụng viễn thám (RS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá xói mòn đất huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ.
- Ngô Thị Hồng Gấm, Đàm Xuân Vận (2012), Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bằng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vụ cho đánh giá đất nông nghiệp huyện Võ Nhai, tỉn Thái Nguyên.
- Huỳnh Văn Chương, Vũ Trung Kiên, Lê Thị Thanh Nga (2012), Ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai phục vụ quy hoạch phát triển cây cao su tiểu điền tại huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị.
- Bùi Đức Thọ (2013), Ứng dụng công nghệ GIS hỗ trợ cảnh báo thông tin lũ lụt tại miền núi huyện Trà Bồng, tỉnh Quảng Ngãi.
- Với nghiên cứu “Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị đất đai dựa trên công nghệ GIS của huyện Yên Châu, tỉnh Sơn La”, tác giả Vann Varth (2003) đã xây dựng khá thành công cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị đất đai trên máy tính cho địa bàn toàn huyện Yên Châu.
- Lê Thị Giang và Nguyễn Khắc Thời (2010), nghiên cứu đề tài “ Ứng dụng GIS đánh giá thích hợp đất đai phục vụ sản xuất nông nghiệp huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang”. Kết quả nghiên cứu đã ứng dụng GIS trong việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai, thu được bản đồ đơn vị đất đai tỷ lệ 1/25.000 với 27 đơn vị đất đai, trên cơ sở xác định 5 chỉ tiêu phân cấp: loại đất (4 cấp), thành phần cơ giới (4 cấp), độ dày tầng đất (4 cấp), chế độ tưới (2 cấp), độ dốc (2 cấp), xây dựng được bản đồ thích hợp đất đai cho từng loại sử dụng đất.
- Hồ Huy Thành, Đào Châu Thu và Trần Quốc Vinh (2016), nghiên cứu đề tài “Xây dựng bản đồ đất đai và đánh giá thích hợp đất sản xuất nông nghiệp khu vực ven đô thành phố Hà Tĩnh.
Tóm lại, ứng dụng GIS có ý nghĩa rất lớn đối với yêu cầu thực tiễn sử dụng và quản lý nguồn tài nguyên đất đai. Nó cũng là việc làm cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, khi chúng ta đang cần đẩy mạnh tốc độ phát triển kinh tế của đất nước nói chung và phát triển sản xuất nông nghiệp nói riêng. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã trở thành một khung công cụ tổng hợp rất hiệu quả nhằm quản lý các hoạt động cả của con người và thiên nhiên bởi nó giúp ta tổng hợp phân tích mọi dữ liệu phức tạp và đưa ra kết quả để tất cả mọi người, từ các nhà khoa học, nghiên cứu, nhà vạch định kế hoạch và công chúng, đều có thể cảm nhận được. Chúng ta đang bước vào một thời kỳ ứng dụng của công nghệ GIS có thể tổ chức và tổng hợp tốt hơn các dữ liệu khoa học, đánh giá và định lượng các biến động theo thời gian và không gian, xây dựng các mô hình, phương pháp số học và hệ thống nhằm tìm ra các mối quan hệ, các biện pháp quản lý trong việc sử dụng và bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên gắn với sự phát triển kinh tế - xã hội trên toàn cầu.