Ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu hạ tầng đô thị phục vụ giảm thiểu tai biến ngập lụt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------*-----------

HOÀNG VĂN TÙNG

ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
HẠ TẦNG ĐÔ THỊ PHỤC VỤ GIẢM THIỂU TAI BIẾN
NGẬP LỤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------

HOÀNG VĂN TÙNG

ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
HẠ TẦNG ĐÔ THỊ PHỤC VỤ GIẢM THIỂU TAI BIẾN
NGẬP LỤT
Chuyên ngành: Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý
Mã số: 60440214

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hữu Xuân
TS. Bùi Quang Thành
XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG

Giáo viên hướng dẫn

Chủ tịch Hội đồng chấm luận văn
Thạc sĩ khoa học

TS. Bùi Quang Thành

PGS. TS Đinh Thị Bảo Hoa

Hà Nội - 2018
2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực, đầy đủ và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc nghiên cứu thực tế tại địa
phương để thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn
trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả luận văn

HOÀNG VĂN TÙNG

3


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được bản luận văn này, trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn
TS. Bùi Quang Thành, Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và TS.
Nguyễn Hữu Xuân, Khoa Địa lý, Đại học Quy Nhơn đã trực tiếp hướng dẫn tôi

trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự góp ý chân thành của các thầy, cô giáo tại
khoa Địa lý, khoa Sau Đại học - Trường Đại học Khoa học tự nhiên Đại học quốc
gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Quản lý Đô thị - UBND Thành phố Phủ Lý
đã giúp đỡ tôi trong thời gian nghiên cứu, thực hiện đề tài.
Trong nghiên cứu có sử dụng một số kết quả và tham gia cùng nhóm nghiên
cứu thực hiện đề tài cấp Nhà nước "Nghiên cứu kết hợp ảnh viễn thám quang học
và radar thành lập bản đồ chuyên đề quân sự, hỗ trợ đánh giá địa hình lãnh thổ Việt
Nam và vùng phụ cận phục vụ nhiệm vụ quốc phòng" (mã số VT-UD.05/16-20
thuộc Chương trình KHCN Vũ trụ giai đoạn 2016-2020 do TS Hoàng Minh Ngọc,
Cục Bản đồ/BTTM làm Chủ nhiệm đề tài). Xin chân thành cám ơn.
Nghiên cứu này cũng được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ
Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 105.99-2016.05 do TS. Bùi Quang
Thành làm chủ nhiệm. Xin được trân trọng cám ơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới những người thân trong gia đình và đồng
nghiệp đã khích lệ, tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện
đề tài này.
Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

HOÀNG VĂN TÙNG

4


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 4
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... 8

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ 10
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................. 11
1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 13
2. Mục tiêu nghiên cứu, câu hỏi nghiên cứu: ........................................................ 14
2.1 Mục tiêu nghiên cứu: ..................................................................................... 14
2.2 Câu hỏi nghiên cứu:....................................................................................... 14
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................... 15
4. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 15
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................. 17
1.1 Các ứng dụng GIS đô thị trên thế giới và tại Việt Nam ............................... 17
1.1.1 Lịch sử và xu thế phát triển GIS đô thị ..................................................... 17
1.1.2 Các ứng dụng GIS đô thị trên thế giới ...................................................... 19
1.1.3 Các ứng dụng GIS đô thị tại Việt Nam .................................................... 20
1.2 Giới thiệu hệ thống GIS đô thị ....................................................................... 25
1.2.1 Thông tin và hạ tầng đô thị ....................................................................... 25
1.2.2 Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý (GIS) .............................................. 32
1.2.3 Các nguyên lý GIS cơ bản ........................................................................ 36
1.3 Quy trình nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý hạ tầng đô thị phục vụ
giảm thiểu tai biến ngập lụt ................................................................................. 43
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ, XÂY
DỰNG HỆ THỐNG GIS HẠ TẦNG ĐÔ THỊ ..................................................... 45
2.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, cơ sở hạ tầng Thành phố
Phủ Lý, tỉnh Hà Nam ........................................................................................... 45
2.1.1 Điều kiện tự nhiên .................................................................................... 45
2.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội ............................................................................ 47
2.1.3 Điều kiện cơ sở hạ tầng ............................................................................ 49
5


2.2. Cơ sở xây dựng GIS hạ tầng đô thị .............................................................. 53

2.2.1 Quy trình ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý hạ tầng đô thị ............ 53
2.2.2 Đánh giá hiện trạng và nhu cầu sử dụng GIS hạ tầng đô thị .................... 54
2.2.3 Cơ sở xác định khung thông tin và lựa chọn chuẩn GIS hạ tầng đô thị ... 55
2.3 Thiết kế hệ thống GIS hạ tầng đô thị ............................................................ 57
2.3.1 Xác định mục tiêu ..................................................................................... 57
2.3.2 Thiết kế mô hình tổng thể GIS hạ tầng đô thị .......................................... 57
2.3.3 Thiết kế cấu trúc các lớp dữ liệu GIS hạ tầng đô thị ................................ 58
2.4 Thu thập và xây dựng hệ thống GIS hạ tầng đô thị ..................................... 69
2.4.1 Nguồn và phương pháp thu thập dữ liệu đô thị ........................................ 69
2.4.2 Triển khai khảo sát thu thập dữ liệu hạ tầng đô thị .................................. 72
2.4.3 Quy trình xử lý, biên tập và xây dựng CSDL GIS ................................... 74
2.4.4 Chuyển đổi dữ liệu sẵn có vào CSDL GIS hạ tầng đô thị ........................ 78
2.4.5 Tích hợp và hoàn thiện CSDL GIS hạ tầng đô thị .................................... 82
2.5 Tổ chức quản lý hệ thống GIS hạ tầng đô thị ............................................... 83
2.5.1 CSDL GIS nền đô thị ................................................................................ 84
2.5.2 CSDL GIS hạ tầng giao thông đô thị ........................................................ 87
2.5.3 CSDL GIS cấp nước đô thị ....................................................................... 90
2.5.4 CSDL GIS thoát nước và xử lý nước thải đô thị ...................................... 93
2.5.5 CSDL GIS chất thải rắn và vệ sinh môi trường đô thị ............................. 96
2.5.6 CSDL GIS cây xanh đô thị ....................................................................... 99
2.5.7 CSDL GIS hạ tầng kỹ thuật đô thị khác ................................................. 102
CHƢƠNG 3. KHAI THÁC SỬ DỤNG GIS HẠ TẦNG ĐÔ THỊ ................... 103
3.1 Các chức năng phân tích của GIS hạ tầng đô thị....................................... 103
3.2 Tra cứu và hiển thị thông tin hạ tầng đô thị ............................................... 104
3.3 Lập báo cáo hiện trạng hạ tầng đô thị......................................................... 107
3.3.1 Lập báo cáo sử dụng đất đô thị ............................................................... 107
3.3.2 Lập báo cáo giao thông đô thị ................................................................ 110
3.3.3 Lập báo cáo hạ tầng đô thị khác ............................................................. 111
6

3.4 Các ứng dụng phân tích tổng hợp GIS hạ tầng đô thị ............................... 112
3.4.1 Đánh giá nguy cơ môi trường đô thị ....................................................... 112
3.4.2 Quản lý xây dựng .................................................................................... 113
3.4.3 Điều chỉnh hoặc lập mới quy hoạch đô thị ............................................. 114
3.5 Ứng dụng CSDL đô thị trong nghiên cứu ngập lụt .................................... 114
3.5.1 Quản lý và giảm thiểu nguy cơ ngập lụt đô thị....................................... 115
3.5.2 Không gian và mức độ ảnh hưởng của ngập lụt ..................................... 116
3.5.3Xác định và thành lập bản đồ phạm vi ảnh hưởng do ngập lụt ............... 118
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 126
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 129
A. KẾT QUẢ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ............................................................... 129
B. MỘT SỐ VỊ TRÍ ĐO GPS VÀ HÌNH ẢNH THỰC ĐỊA TẠI THÀNH PHỐ
PHỦ LÝ – TỈNH HÀ NAM ................................................................................ 136

7


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Các ứng dụng đa dạng của công nghệ GIS (Nguồn: ESRI) .....................18
Hình 1.2: Xu thế công nghệ GIS tăng cường khả năng chia sẻ và tính tiện dụng cho
người dùng (Nguồn: ESRI) .......................................................................................19
Hình 1.3: Quy trình nghiên cứu quy hoạch hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị...............28
Hình 1.4: Tháp thông tin đô thị với luồng thông tin được tổng hợp và chính sách
được đưa vào hoạt động ............................................................................................30
Hình 1.5: Các thành phần chính tạo nên hệ thống thông tin địa lý (GIS) ................33
Hình 1.6: Các chức năng chính của GIS hạ tầng kỹ thuật đô thị [24]. ......................34
Hình 1.7: Mô hình thể hiện các đối tượng địa lý bằng các lớp bản đồ trong GIS
(Nguồn: ESRI) ...........................................................................................................37

Hình 1.8: Mô hình dữ liệu vector và raster (Nguồn: ESRI) .....................................38
Hình 1.9: Các lớp dữ liệu GIS cần được đưa về cùng 1 hệ tọa độ thực ...................39
Hình 1.10: Các thông số của Hệ tọa độ quốc gia VN2000 .......................................40
Hình 1.11: Mô hình CSDL quan hệ đối với các bảng dữ liệu thuộc tính trong GIS 41
Hình 1.12: Mô hình CSDL quan hệ không gian .......................................................42
Hình 1.13: Quy trình nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý hạ tầng đô thị phục
vụ giảm thiểu tai biến ngập lụt ..................................................................................43
Hình 2.1: Quy trình ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý hạ tầng đô thị ............54
Hình 2.2: Quy định hiện hành về quản lý hạ tầng đô thị ..........................................56
Hình 2.3: Mô hình tổng thể GIS hạ tầng đô thị TP. Phủ Lý .....................................58
Hình 2.4: Mô hình quản lý CSDL GIS tích hợp cấp đô thị trong ArcGIS ................59
Hình 2.5: Nguồn thông tin dữ liệu hạ tầng đô thị .....................................................71
Hình 2.6: Quy trình xử lý, biên tập và xây dựng CSDL hạ tầng đô thị ....................74
Hình 2.7: Mô hình chuyển đổi dữ liệu vào phần mềm ArcGIS .................................78
Hình 2.8: Cập nhật dữ liệu hạ tầng đô thị từ khảo sát GPS .....................................79
Hình 2.9:Cập nhật bản đồ hạ tầng đô thị từ dữ liệu đo vẽ .......................................79
Hình 2.10: Cách chuyển đổi dữ liệu từ AutoCAD sang định dạng ArcGIS ..............80
Hình 2.11: Ảnh vệ tinh khu vực phường Châu Sơn, TP Phủ Lý ...............................81
Hình 2.12: Cập nhật dữ liệu giao thông đô thị TP Phủ Lý từ ảnh vệ tinh................81
Hình 2.13: Cây thư mục của CSDL GIS hạ tầng đô thị TP Phủ Lý ..........................82
Hình 2.14: Tổ chức tích hợp các lớp dữ liệu trong CSDL GIS hạ tầng đô thị .........83
Hình 2.15: Dữ liệu nền địa hình DEM cho CSDL GIS hạ tầng đô thị TP Phủ Lý ...86
8


Hình 2.16: Bản đồ hành chính TP Phủ Lý được biên tập từ nhóm dữ liệu nền và dữ
liệu hành chính đô thị ................................................................................................87
Hình 2.17: Bản đồ hạ tầng giao thông đường phố TP Phủ Lý .................................90
Hình 2.18: Bản đồ mạng lưới cấp nước đô thị TP Phủ Lý .......................................92
Hình 2.19: Vị trí và thông tin chi tiết nhà máy nước số 1 - TP. Phủ Lý ...................92

Hình 2.20: Bản đồ hạ tầng thoát nước đô thị TP Phủ Lý .........................................95
Hình 2.21: Vị trí và thông tin chi tiết công trình xử lý nước thải TP. Phủ Lý ..........96
Hình 2.22: Bản đồ hạ tầng quản lý CTR và VSMT đô thị TP Phủ Lý ......................98
Hình 2.23: Vị trí và thông tin chi tiết khu chôn lấp và xử lý CTR TP Phủ Lý ..........98
Hình 2.24: Vị trí và thông tin chi tiết công trình nghĩa trang đô thị TP Phủ Lý ......99
Hình 2.25: Bản đồ đất cây xanh và tuyến cây xanh đô thị chi tiết khu vực trung tâm
TP Phủ Lý ................................................................................................................101
Hình 3.1: Kết quả tra cứu thuộc tính để tìm tên đường của TP Phủ Lý .................104
Hình 3.2: Kết quả tra cứu thuộc tính để tìm phường xã của TP Phủ Lý có dân số
nằm trong khoảng 6.500 – 7.000 người ..................................................................105
Hình 3.3: Kết quả tra cứu không gian để tìm số nhà dân TP Phủ Lý nằm trong diện
giải phóng mặt bằng khi mở rộng đường Trường Chinh ........................................106
Hình 3.4: Kết quả tra cứu không gian để tìm các tuyến phố tại TP Phủ Lý cần lập lộ
trình cho xe chuyên dụng vận chuyển rác ...............................................................106
Hình 3.5:Thống kê tổng diện tích các loại hình sử dụng đất TP Phủ Lý năm 2007
.................................................................................................................................107
Hình 3.6: Báo cáo thống kê tổng diện tích các loại hình sử dụng đất TP Phủ Lý
năm 2007 .................................................................................................................108
Hình 3.7: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất TP Phủ Lý năm 2007 ............................109
Hình 3.8: Quy trình GIS tích hợp số liệu không gian và thuộc tính tại cấp đơn vị
hành chính (phường xã) ..........................................................................................109
Hình 3.9: Bản đồ phân bố tỷ lệ đất xây dựng đô thị theo phường xã tại TP Phủ Lý
năm 2007 .................................................................................................................110
Hình 3.10: Báo cáo thống kê giao thông phường xã TP Phủ Lý theo chất liệu làm
đường.......................................................................................................................111
Hình 3.11: Bản đồ phân khu phục vụ giám sát việc thực hiện quy hoạch đô thị tại
TP Phủ Lý ................................................................................................................113
Hình 3.12 Quy trình xác định khu vực bị tổn thương do ngập lụt ..........................116
Hình 3.13 Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ ngập lụt ............................................117
9

Hình 3.14 Thông tin về các khu vực ngập lụt .........................................................117
Hình 3.15 Bản đồ xác định các khu vực ngập lụt ...................................................118
Hình 3.16: Sơ đồ quy trình xác định và thành lập bản đồ phạm vi ảnh hưởng do
ngập lụt ....................................................................................................................119
Hình 3.17 Bản đồ phạm vi ảnh hưởng do ngập lụt .................................................120
Hình 3.18: Bản đồ phạm vi ảnh hưởng do ngập lụt đến loại hình sử dụng đất .....120
Hình 3.19: bản đồ phạm vi ảnh hưởng do ngập lụt đến các công trình nhà ..........122
Hình 3.20: Bản đồ phạm vi ảnh hưởng do ngập lụt đến hệ thống đường giao thông
đô thị ........................................................................................................................123
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Hiện trạng phân bố dân cư Thành phố Phủ Lý năm 2010 .......................48
Bảng 2.1: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu nền đô thị ......................................................60
Bảng 2.2: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu đất và nhà ở đô thị .......................................62
Bảng 2.3: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu hạ tầng giao thông đô thị ..............................63
Bảng 2.4: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu hạ tầng cấp nước đô thị ................................64
Bảng 2.5: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu hạ tầng thoát nước và xử lý nước thải đô thị 65
Bảng 2.6: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu hạ tầng quản lý chất thải rắn ........................66
Bảng 2.7: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu hạ tầng nghĩa trang và vệ sinh môi trường ..67
Bảng 2.8: Cấu trúc nhóm lớp dữ liệu hạ tầng cây xanh và mặt nước ......................68
Bảng 2.9: Bảng phân loại lớp dữ liệu ranh giới hành chính ....................................84
Bảng 2.10: Bảng cấu trúc dữ liệu thuộc tính lớp dữ liệu Tim đường .......................88
Bảng 2.11: Bảng cấu trúc dữ liệu thuộc tính lớp dữ liệu Đường ống cấp nước ......90
Bảng 2.12: Bảng cấu trúc dữ liệu thuộc tính lớp dữ liệu Đường cống thoát nước ..93
Bảng 2.13: Bảng cấu trúc dữ liệu thuộc tính lớp dữ liệu Trạm trung chuyển rác ...96
Bảng 2.14: Bảng cấu trúc dữ liệu thuộc tính lớp dữ liệu Cây xanh đường phố .....100
Bảng 3.1: Thống kê các loại hình sử dụng đất bị ảnh hưởng do ngập lụt: ............121
Bảng 3.2: Thống kê số lượng công trình nhà dân bị ảnh hưởng ............................122
Bảng 3.3: Thống kê chiều dài các loại đường giao thông bị ảnh hưởng ...............123

10


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BXD

Bộ Xây dựng

CDS

Chiến lược phát triển đô thị

CMS

Công cụ quản trị nội dung

CP

Chính phủ

CSDL

Cơ sở dữ liệu

CTR

Chất thải rắn

DBMS

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu

DSS

Hệ thống hỗ trợ ra quyết định

ĐVHC

Đơn vị hành chính

ESRI

Viện nghiên cứu hệ thống môi trường – Hãng ESRI với phần
mềm ArcGIS

GIS

Hệ thống thông tin địa lý

GNSS

Hệ thống định vị từ vệ tinh

GPS

Hệ thống định vị toàn cầu (của Mỹ)

HĐND

Hội đồng nhân dân

HT

Hạ tầng

HTKT

Hạ tầng kỹ thuật

HTXH

Hạ tầng xã hội

KCN

Khu công nghiệp

KHCN&MT

Khoa học, Công nghệ và Môi trường

KH&ĐT

Kế hoạch và Đầu tư

KKT

Khu kinh tế

KTQH

Kiến trúc quy hoạch

KT-XH

Kinh tế - xã hội

LAN

Mạng nội bộ

MTĐT

Môi trường đô thị

MSL

Độ cao trung bình mặt nước biển

NĐ

Nghị định

NUUP

Chương trình nâng cấp đô thị quốc gia
11

PGS

Phó giáo sư

PSS

Hệ thống hỗ trợ quy hoạch

PTĐT

Phát triển đô thị

QĐ

Quyết định

QH

Quy hoạch

QL

Quản lý

QLNN

Quản lý nhà nước

Sở XD

Sở Xây dựng

Sở TN&MT

Sở Tài nguyên và Môi trường

STT

Số thứ tự

TCTK

Tổng cục thống kê

TP

Thành phố

TT

Thị trấn

TX

Thị xã

UBND

Ủy ban nhân dân

URENCO

Công ty môi trường đô thị

Viện KT, QHĐT&NT

Viện Kiến trúc, Quy hoạch Đô thị và
Nông thôn

VNĐ

Đồng Việt Nam

VSMT

Vệ sinh môi trường

VUUP

Dự án nâng cấp đô thị Việt Nam

WB

Ngân hàng thế giới

XD

Xây dựng

12

1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) xuất hiện
từ những năm 1960 và cho đến nay GIS đã và đang được ứng dụng rộng rãi trên
toàn thế giới. Theo định nghĩa, GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để thu
thập, cập nhật, lưu trữ, tích hợp và xử lý, tra cứu, phân tích và hiển thị mọi dạng dữ
liệu địa lý. Với thực tế là gần như mọi hoạt động của con người đều gắn liền với
một địa điểm nào đó, nghĩa là với một tọa độ địa lý xác định, GIS đã trở thành nền
tảng công nghệ đặc biệt hữu dụng trong quản lý và xử lý tích hợp thông tin đa
ngành, hỗ trợ việc ra quyết định chính xác và kịp thời. Về cơ bản, GIS dựa trên một
cơ sở dữ liệu (CSDL) có cấu trúc, có khả năng thể hiện điều kiện tự nhiên, tài
nguyên thiên nhiên, môi trường, tình hình phát triển kinh tế xã hội của một vùng
lãnh thổ trên khía cạnh địa lý và theo thời gian. Với cách thức quản lý tích hợp dữ
liệu không gian (bản đồ) đồng thời với các thuộc tính đi kèm (dữ liệu phi không
gian) cùng với những công cụ liên kết dữ liệu, phân tích kết hợp, chồng xếp dữ liệu,
GIS cho phép các nhà hoạch định chính sách phân tích đánh giá hiện trạng, dự báo
tương lai, đề xuất các định hướng phát triển và các nhà quy hoạch kết hợp hiệu quả
các vấn đề phát triển kinh tế - xã hội và vấn đề môi trường trong quy hoạch phát
triển bền vững. Hơn nữa, khi CSDL GIS toàn diện được tạo lập thì việc khai thác
phục vụ quản lý quy hoạch, lựa chọn các ưu tiên phát triển và cải thiện môi
trường… sẽ được dễ dàng, thuận lợi hơn vì có tính kế thừa. GIS cũng hỗ trợ phổ
biến thông tin đến người dân một cách thuận lợi và như vậy, sẽ góp phần nâng cao
tính minh bạch và tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong quá trình lập quy
hoạch phát triển và giám sát thực hiện.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và các công nghệ
liên quan như trắc địa, bản đồ, công nghệ định vị từ vệ tinh (GNSS), công nghệ viễn
thám... công nghệ GIS đã tạo ra một sự phát triển bùng nổ các ứng dụng trong quản
lý tài nguyên thiên nhiên, môi trường, quản lý vùng lãnh thổ đa ngành. Nhờ những
khả năng phân tích và xử lý đa dạng, công nghệ GIS được coi là công cụ trợ giúp

cho việc ra quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế xã hội (KT-XH) và an ninh
quốc phòng của các quốc gia trên thế giới.
Trong những năm qua, quá trình đô thị hóa đã và đang diễn ra nhanh chóng
tại Việt Nam với tốc độ tăng khoảng 8.9% / năm. Hiện nay, cả nước có 755 đô thị
(từ loại V trở lên) và được phân loại dựa vào dân số, hệ thống công trình hạ tầng và
một số chỉ số đặc điểm đô thị khác, cũng như tầm quan trọng là trung tâm phát triển
vùng trong mạng lưới đô thị của tỉnh và quốc gia (Nghị quyết số
1210/2016/UBTVQH12 ngày 25/5/2016). Phát triển đô thị đạt được nhiều thành
13


quả quan trọng và khu vực đô thị đóng góp khoảng 65-70% tổng GDP của cả nước.
Tuy nhiên, cùng với sự tăng nhanh dân số đô thị, quá trình đô thị hóa đang làm gia
tăng thêm sức ép lên hệ thống cơ sở hạ tầng và dịch vụ đô thị và dẫn đến tình trạng
môi trường đô thị xuống cấp trầm trọng. Mặt khác, công tác quản lý đô thị hiện nay
còn nhiều hạn chế và một trong những vấn đề nổi cộm nhất là chưa có được một hệ
thống dữ liệu đô thị tổng hợp đầy đủ và cập nhật.
Thực tế, tại Việt Nam nói chung và Thành phố Phủ Lý nói riêng đã và đang áp
dụng công nghệ tin học trong quy hoạch và quản lý đô thị với việc quản lý bản đồ,
bản vẽ trên AutoCAD và các mô-đun tính toán độc lập. Gần đây, đã có nhiều
nghiên cứu và các dự án ứng dụng thí điểm GIS trong quy hoạch xây dựng đô thị,
giao thông vận tải, cấp nước, quản lý và cấp phép xây dựng… Tuy nhiên, vẫn chưa
thu được nhiều kết quả như mong đợi và hiện nay, ứng dụng GIS trong quản lý đô
thị chưa được phát triển đồng bộ, chưa có thống nhất và hệ thống. GIS là một công
nghệ hữu ích trong quản lý và xử lý tích hợp các dữ liệu đô thị có tọa độ (bản đồ)
với các dạng dữ liệu khác để biến chúng thành thông tin hữu ích trợ giúp các chính
quyền đô thị trong lựa chọn điểm, quản lý cơ sở hạ tầng, cung cấp dịch vụ đô thị
một cách hợp lý. Do đó, để GIS thực sự trở thành một hệ thống trợ giúp cho việc ra
quyết định trong công tác quản lý, chỉ đạo điều hành và các hoạt động chuyên
ngành, cần xây dựng đề án ứng dụng GIS trong quản lý hạ tầng đô thị tại Thành phố

Phủ Lý làm nền tảng định hướng cho việc xây dựng hệ thống GIS đồng bộ, thống
nhất, tận dụng được dữ liệu và tránh trùng lặp, chồng chéo trong việc cập nhật dữ
liệu nhiều lần cho một nội dung, góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả đầu tư
dự án, phục vụ chỉ đạo, điều hành, chuyên môn nghiệp vụ và nghiên cứu khoa học.
Xuất phát từ những suy nghĩ trên, học viên quyết định chọn đề tài“Ứng dụng
GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu Hạ tầng đô thị phục vụ giảm thiểu tai biến ngập
lụt” lấy ví dụ tại Thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Namnhằm hỗ trợ chính quyền đô thị và
các cơ quan liên quan nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý và quy hoạch hạ
tầng đô thị và các dịch vụ đô thị.
2. Mục tiêu nghiên cứu, câu hỏi nghiên cứu:
2.1 Mục tiêu nghiên cứu:
- Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu GIS hạ tầng đô thị làm nền tảng cho việc thiết
lập và vận hành hệ thống GIS đô thị phục vụ yêu cầu quy hoạch và quản lý hạ tầng
đô thị một cách bền vững nhằm ứng phó với tai biến ngập lụt.
2.2 Câu hỏi nghiên cứu:
- Bộ CSDL GIS hạ tầng đô thị quản lý những thông tin gì? Nhằm phục vụ
14


cho các cơ quan quản lý nào?
- Cách thức triển khai, khai thác sử dụng CSDL GIS hạ tầng đô thị như thế
nào?
- Sử dụng phương pháp phân tích nào để xác định được khu vực ngập lụt?
Các bước thực hiện vàquy trình thành lập bản đồ ngập lụt?
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về GIS đô thị: giới thiệu hệ thống GIS đô thị; các
ứng dụng GIS đô thị trên thế giới và tại Việt Nam.
- Nghiên cứu tổng quan khu vực nghiên cứu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội.
- Đánh giá thực trạng quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị tại Thành phố Phủ Lý,
tỉnh Hà Nam.

- Sử dụng phương pháp phân tích ảnh viễn thám đa thời gian bóc tách hệ
thống dải trũng, mặt nước ở nhiều thời điểm khác nhau để xác định diện tích ngập
lụt từ ảnh vệ tinh. Ứng dụng GIS để xây dựng quy trình thành lập bản đồ ngập lụt.
- Thu thập số liệu, cơ sở dữ liệu cho vùng nghiên cứu.
- Điều tra thực địa.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa: kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu của các
chương trình, dự án, đề tài khoa học có liên quan từ đó xây dựng dữ liệu phục vụ
cho các nghiên cứu của đề tài.
- Phương pháp điều tra, thu thập thông tin: Đây là phương pháp quan trọng
trong quá trình đánh giá, đặc biệt là trong đề xuất giải pháp. Tuy không phải là
phương pháp chủ yếu được thực hiện trong đề tài này, nhưng kết quả tìm hiểu khảo
sát thực tế giúp tác giả hiểu hơn tình hình phát triển đô thị Phủ Lý:
+ Điều tra thu thập thứ cấp: thu thập các văn bản, các báo cáo khoa học, các
số liệu thống kê, bản đồ liên quan đến quản lý hạ tầng đô thị
+ Điều tra thu thập số liệu trên thực địa: phỏng vấn cán bộ phòng Quản lý đô
thị thuộc UBND Thành phố Phủ Lý về thông tin hiện trạng hạ tầng đô thị. Phỏng
vấn người dân khu vực hồ Chùa Bàu, hồ Trại Giam, hồ Viện Lao, khu vực đường
Trịnh Đình Cửu (Khu vực khu công nghiệp Châu Sơn) về thông tin ngập lụt và hệ
thống thoát nước trong khu vực. Bằng phương pháp điều tra, thu thập thông tin làm
cơ sở đánh giá kiểm chứng trong quá trình xây dựng CSDL hạ tầng đô thị và xác
15


định khu vực ngập lụt kết hợp với bản đồ giấy và ảnh vệ tinh.
- Phương pháp chuyên gia: được người viết sử dụng để tham vấn, xin ý kiến
các nhà khoa học, các chuyên gia có kiến thức và kinh nghiệm về xây dựng hệ
thống GIS hạ tầng kỹ thuật đô thị.
- Phương pháp phân tích, xử lý hệ thống thông tin địa lý: Đây là phương
pháp chính được tác giả sử dụng trong quá trình nghiên cứu đề tài. Việc sử dụng các

phần mềm GIS giúp cho việc phân tích, xử lý trở nên nhanh chóng và chính xác
hơn. Với phương pháp phân tích, xử lý hệ thống thông tin địa lýđược sử dụng như
một công cụ chính trong mọi thao tác phân tích, xử lý dữ liệu, xây dựng dữ liệu đầu
vào, cuối cùng là đưa ra bản đồ và các kết luận. Bằng phương pháp này tiến hành
kiểm tra, rà soát phân loại dữ liệu, tiến hành xử lý dữ liệu (dữ liệu nền và dữ liệu hạ
tầng đồ thị); Cập nhật dữ liệu điều tra thực địa vào CSDL, cập nhật dữ liệu đô thị từ
ảnh vệ tinh; Tích hợp và hoàn thiện CSDL GIS hạ tầng đô thị.
- Phương pháp bản đồ:Với cơ sở dữ liệu hạ tầng đô thị được xây dựng trên
bộ dữ liệu nền đã được chuẩn hóa. Từ đó xây dựng các bản đồ phục vụ cho quản lý
hạ tầng đô thị Thành phố Phủ Lý bao gồm: Bản đồ hành chính, bản đồ hạ tầng giao
thông, bản đồ hiện trạng cấp nước, bản đồ hiện trạng thoát nước, bản đồ các tuyến
thu gom rác, bản đồ hiện trạng nghĩa trang đô thị, bản đồ tuyến cây xanh đô thị, bản
đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ xác định các khu vực ngập lụt.

16


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Các ứng dụng GIS đô thị trên thế giới và tại Việt Nam
1.1.1 Lịch sử và xu thế phát triển GIS đô thị
Công nghệ GIS đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước, kế thừa sự
phát triển từ các công nghệ bản đồ số, thiết kế CAD, AM/FM. Ngày nay, cùng với
sự phát triển của công nghệ thông tin và các công nghệ liên quan như trắc địa, bản
đồ, công nghệ định vị từ vệ tinh (GNSS), công nghệ viễn thám... công nghệ GIS đã
tạo ra một sự phát triển sâu rộng các ứng dụng trong quản lý tài nguyên thiên nhiên,
môi trường, quản lý vùng lãnh thổ đa ngành. Nhờ những khả năng phân tích và xử
lý đa dạng, công nghệ GIS được coi là công cụ trợ giúp cho việc ra quyết định trong
nhiều hoạt động kinh tế xã hội (KT-XH) và an ninh quốc phòng của các quốc gia
trên thế giới. GIS giúp cho các cơ quan quản lý nhà nước, các doanh nghiệp, cho tổ
chức, cá nhân… đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên,

kinh tế, quốc phòng qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích
hợp các thông tin gắn với một nền hình học nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ
liệu đầu vào. Mặc dù ra đời đã từ lâu nhưng những ứng dụng GIS chỉ thực sự bùng
nổ trong khoảng 10 năm trở lại đây cùng với sự phát triển vượt bậc của máy tính,
công nghệ thông tin và mạng internet.
Với sức mạnh kết nối dữ liệu không gian và thuộc tính, khả năng phân tích
dữ liệu không gian ngày càng mạnh, GIS được áp dụng trong hầu hết các lĩnh vực
KT-XH, đặc biệt trong quản lý đô thị. GIS đã được ứng dụng ở nhiều nước trên thế
giới, trong khu vực và đã đạt được những thành công to lớn. Trong những năm gần
đây, cùng với sự phát triển của CNTT, GIS đã trở thành công cụ tiên tiến giúp xây
dựng CSDL, phân tích và khai thác, trao đổi thông tin không gian cho nhiều lĩnh
vực kinh tế xã hội. Khả năng hỗ trợ của GIS được coi là khá hữu hiệu và ngày càng
tăng trên rất nhiều lĩnh vực bản đồ, đánh giá tài nguyên, quy hoạch, quản lý và
nghiên cứu không gian môi trường...
GIS ra đời trên cơ sở sự phát triển của khoa học máy tính (Computer
Science) và ngày nay được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học có liên quan đến
dữ liệu không gian, từ những ngành khoa học tự nhiên đến các ngành khoa học xã
hội. Có thể kể đến những ứng dụng của GIS trong lĩnh vực tài nguyên, môi trường,
cơ sở hạ tầng, đô thị và phát triển, giáo dục... (Hình 1.1). Các chuyên gia của các
ngành chuyên môn đó sử dụng GIS như công cụ chuyên nghiệp để nâng cao hiệu
quả trong công việc của họ. Cũng như điện thoại thông tin, máy tính và phần mềm
17


soạn thảo giúp cho các chuyên gia làm việc dễ hơn, nhanh hơn và hiệu quả hơn thì
xu thế hiện đại yêu cầu GIS phải có các công cụ giúp cho các nhà quản lý đô thị làm
việc hiệu quả hơn với các thông tin không gian bản đồ và các dữ liệu thuộc tính đi
kèm. Từ những kết quả đạt được trong những ứng dụng trên cho thấy rằng GIS là
một hệ thống có nhiều lợi ích cả trong công tác quản lý và phát triển đô thị, phân
tích hiện trạng và dự báo xu hướng phát triển đô thị.

Hình 1.1: Các ứng dụng đa dạng của công nghệ GIS (Nguồn: ESRI)
Sự phát triển nhanh chóng của hạ tầng đô thị làm cho các phương pháp làm
việc thủ công truyền thống không còn đáp ứng nhu cầu tập hợp xử lý thông tin
nhanh, chính xác với khối lượng lớn trong quy hoạch, quản lý đô thị hiện nay. Việc
đẩy mạnh áp dụng các công nghệ và phương pháp tiên tiến đã được kiểm nghiệm là
một trong nhiều giải pháp giúp khắc phục vấn đề này.
Xu thế GIS đô thị ngày nay là phát triển cả về chiều sâu và chiều rộng. Với
kho dữ liệu nền, dữ liệu dùng chung có thể chia sẻ rộng rãi làm khung CSDL GIS
đô thị, các cơ quan quản lý phân ngành (như cấp nước, thoát nước, môi trường đô
thị…) có thể phát triển các ứng dụng chuyên sâu nhằm tăng hiệu quả hoạt động của
riêng mình đồng thời đảm bảo sự phối hợp với các chuyên ngành khác khi cần thiết.
Điều này với xu thế phát triển nhanh chóng các công cụ dễ sử dụng trên nền
Internet và thiết bị di động (ví dụ như WebGIS, Mobile GIS), ứng dụng GIS đô thị
sẽ ngày càng lớn rộng mang lại lợi ích thiết thực cho cộng đồng dân cư đô thị ngày
một tăng nhanh (Hình 1.2).
18


Hình 1.2: Xu thế công nghệ GIS tăng cường khả năng chia sẻ và tính tiện dụng cho
người dùng (Nguồn: ESRI)
1.1.2 Các ứng dụng GIS đô thị trên thế giới
Hiện nay, trên thế giới GIS được phát triển và ứng dụng rộng rãi và là công
cụ trợ giúp ra quyết định trong nhiều hoạt động về KT-XH, an ninh - quốc phòng.
Mục tiêu của các dự án tổng thể GIS được triển khai tại nhiều thành phố trên thế
giới (như TP San Francisco, Wixom - Hoa Kỳ, Rome - Ý) là xây dựng một cơ sở dữ
liệu dùng chung, tạo một khuôn khổ cho việc kết nối, chia sẻ dữ liệu giữa các cấp,
ban ngành của thành phố; hỗ trợ thành phố quản lý và cung cấp thông tin tới người
dùng cuối thông qua mạng internet hoặc mạng nội bộ của thành phố. Kế hoạch thực
hiện được thông qua với đầy đủ các tiêu chuẩn thiết kế như: định dạng dữ liệu, trách

nhiệm cập nhật, chất lượng dữ liệu, kiểm soát truy cập, yêu cầu đào tạo và ước tính
ngân sách...
Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác quản lý và quy hoạch đô
thị đã và đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới và đạt được hiệu quả rất cao. Đặc
biệt là công nghệ GIS, với khả năng lưu trữ, xử lý và phân tích dữ liệu không gian
mạnh mẽ rất thích hợp cho việc quản lý và quy hoạch đô thị. Công tác quản lý và
quy hoạch đô thị luôn đứng trước rất nhiều thử thách, đó là việc bùng phát dân di cư
từ nông thôn vào đô thị, tình trạng ô nhiễm môi trường đô thị, hệ thống cấp nước và
thoát nước đô thị không đáp ứng được tốc độ phát triển của đô thị. Để có thể quản
lý và quy hoạch đô thị một cách hợp lý và hiệu quả, các thông tin về hiện trạng cơ
sở hạ tầng đô thị cũng như thông tin về KT-XH cần được cung cấp một cách kịp
thời, chính xác.
Một ví dụ trong khu vực là GIS được ứng dụng trong quy hoạch đô thị cho
19


TP Bắc Kinh, Trung Quốc. Bắc Kinh có diện tích vào khoảng 16.808 km2. Theo
thống kê, từ năm 1991 đến 2001, Bắc Kinh đã tăng dân số từ 10,8 triệu đến 14 triệu
người, khoảng 22%. Trong vòng 20 năm tới, dân số Bắc Kinh được dự đoán tăng
thêm khoảng 7 triệu người nữa. Với tốc độ gia tăng dân số và kinh tế nhanh như
vậy, chính quyền Bắc Kinh cần phải xem xét quy hoạch thành phố một cách phù
hợp nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển tích cực. Ban quy hoạch TP Bắc
Kinh (The Beijing Minicipal Commission of Urban Planning - BMCUP) gần đây đã
cho ra đời phiên bản mới của Quy hoạch tổng thể Bắc Kinh (Beijing Master Plan)
đến năm 2020 trên nền GIS. Bắc Kinh, cũng như nhiều một số thành phố khác ở
Châu Á, có tốc độ phát triển đô thị cực nhanh khiến việc dự đoán trở nên khó khăn.
Mặt khác, sự thiếu dữ liệu, đặc biệt về tăng trưởng kinh tế và đăng ký nhà ở, càng
khiến công tác dự đoán khó khăn hơn.
GIS đã và đang được sử dụng để quản lý và tổ chức tất cả các dữ liệu liên
quan đến công tác quy hoạch thành phố như: dân số, phân bố lao động, sử dụng đất,

giao thông, môi trường, và những thông số khác. Với những dữ liệu đầu vào này,
nhóm nghiên cứu đã thực hiện nhiều bài toán phân tích về sự phát triển của Bắc
Kinh làm cơ sở cho những lựa chọn kịch bản quy hoạch.
1.1.3 Các ứng dụng GIS đô thị tại Việt Nam
1.1.3.1 Tổng quan về tình hình sử dụng GIS trong quản lý đô thị
Thu thập dữ liệu cơ sở về các nguồn tài nguyên thiên nhiên, các điều kiện
môi trường và KT-XH là một bước vô cùng quan trọng trong quá trình quy hoạch
môi trường đô thị. Tuy nhiên, vấn đề còn tồn tại lớn nhất ở Việt Nam hiện nay là
việc thiếu thông tin tổng hợp và cập nhật phục vụ công tác quy hoạch. Đồng thời,
lượng thông tin ít ỏi thu thập được từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau (thuộc các
ngành khác nhau), có độ tin cậy không đồng đều, lưu giữ dưới các định dạng khác
nhau và thường không thống nhất để phục vụ hoạt động quy hoạch không gian và
liên ngành tích hợp. Bên cạnh đó, trong khi số liệu KT-XH thường được đưa vào
quá trình quy hoạch ở một mức độ nhất định, việc tích hợp các khía cạnh môi
trường vào quá trình quy hoạch còn khá mới mẻ đối với các vùng đô thị Việt Nam.
Việc này thường dẫn tới quy hoạch mang tính chủ quan với các bản quy hoạch lạc
hậu và ít khả thi, và kết quả là các bản quy hoạch này không phù hợp với nhu cầu
phát triển đô thị, không thể kiểm soát được quá trình lan rộng tự phát của đô thị.
Hơn nữa, các hồ sơ quy hoạch và các thông tin môi trường đô thị hiện đang được
lưu giữ trên giấy không thuận tiện cho việc quản lý quy hoạch đô thị và thường là
việc quản lý cấp phép xây dựng đô thị mất rất nhiều công sức và thời gian cả với
các nhà quản lý lẫn người dân và các tổ chức sử dụng dịch vụ đô thị.
20


Gần đây, áp dụng công nghệ tin học được chú trọng hơn trong quy hoạch và
quản lý quy hoạch. Cách làm truyền thống trước đây (các bản vẽ trên giấy và tính
toán thủ công) đã và đang được dần thay thế sang cách làm trên máy tính (số hóa
bản đồ và tính toán trên các mô-đun máy tính). Các cơ quan quản lý đã yêu cầu các
đơn vị tư vấn lập quy hoạch khi hoàn công phải giao nộp các hồ sơ quy hoạch cả

trong bản cứng và bản mềm. Hiện tại, hầu hết các bản đồ quy hoạch thường được
thể hiện trên các bản vẽ AutoCAD, còn những dữ liệu ngành xây dựng khác và các
tính toán quy hoạch thường được lưu trong định dạng của MS Office. Việc áp dụng
công nghệ tin học trên nền CAD (Computer-Aided Design) đã chứng minh được ưu
thế rõ ràng là nâng cao chất lượng, giảm thời gian chi phí thực hiện, khai thác sử
dụng và quản lý đồ án quy hoạch. Tuy nhiên, các bản vẽ này thường không thể hiện
toạ độ thực, đồng thời cũng lưu trữ dữ liệu thuộc tính tách rời khỏi các dữ liệu
không gian. Với hai hạn chế này, các nhà quy hoạch đô thị hiện chỉ dùng những dữ
liệu này chủ yếu để in ra các bản đồ in màu mà không thể thực hiện được việc phân
tích không gian nhằm kết hợp các thông tin đa ngành cho quá trình quy hoạch đô thị
/ quy hoạch không gian. Ví dụ, việc kết hợp những yêu cầu về bảo vệ môi trường
vào trong các đồ án là rất khó thực hiện được với hiện trạng sử dụng CAD như vậy.
Ngoài ra, khả năng tổ chức và khả năng tái sử dụng đảm bảo tính kế thừa và tiết
kiệm chi phí cho những điều chỉnh quy hoạch trong tương lai là rất hạn chế đối với
các ứng dụng CAD. Và cũng chính vì các lý do đó mà công nghệ GIS (với hệ thống
ngân hàng, cơ sở dữ liệu và công cụ chuyên gia) gần đây đã được nhắc đến như một
nền tảng kỹ thuật tương đối thích hợp cho các nhà quy hoạch, quản lý đô thị và môi
trường.
Về cơ bản, GIS dựa trên một cơ sở dữ liệu có cấu trúc, có khả năng thể hiện
một khu vực đô thị trên khía cạnh địa lý. Với cách thức quản lý tích hợp dữ liệu vị
trí không gian đồng thời với các thuộc tính đi kèm cùng với những công cụ phân
tích kết hợp, chồng xếp toàn diện, GIS cho phép các nhà quy hoạch kết hợp hiệu
quả các vấn đề môi trường và vấn đề đói nghèo xã hội vào quy hoạch xây dựng, quy
hoạch không gian đô thị. Ví dụ, GIS có thể hỗ trợ rất tốt yêu cầu kết hợp đa tiêu chí
trong phương pháp luận mới về quy hoạch môi trường đô thị. Hơn nữa, khi CSDL
GIS đã được xây dựng cho một khu vực đô thị thì việc khai thác phục vụ quản lý
xây dựng đô thị, phục vụ lựa chọn các ưu tiên cải thiện môi trường, cải thiện đời
sống dân nghèo đô thị và điều chỉnh quy hoạch trong tương lai sẽ được dễ dàng,
thuận lợi hơn vì có tính kế thừa và tích lũy kiến thức. GIS cũng hỗ trợ phổ biến
thông tin đến người dân một cách thuận lợi và như vậy, sẽ góp phần nâng cao tính

minh bạch và tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong quá trình lập quy hoạch
và giám sát thực hiện quy hoạch. Phương pháp quản lý thông tin bằng GIS có nhiều
21


điểm tương đồng về khái niệm và tính chất so với công nghệ thông tin (IT) chuẩn,
và có thể sẵn sàng tích hợp với quá trình quản lý nhà nước.
Hiện tại, đã có nhiều ứng dụng GIS trong quy hoạch và quản lý đô thị tại
Việt Nam. Tuy nhiên, các ứng dụng GIS chủ yếu mới chỉ dừng ở mức thí điểm nên
vẫn còn khá nhiều vấn đề cần bàn. Đặc biệt trong phát triển đô thị, việc áp dụng
GIS gặp một số khó khăn như: đội ngũ chuyên gia có kinh nghiệm sử dụng hiệu quả
GIS còn thiếu; trang thiết bị có hạ tầng mạng; hệ thống lưu trữ dữ liệu các phần
mềm GIS chưa đầy đủ; ngân hàng dữ liệu GIS chuyên ngành xây dựng và phát triển
đô thị; liên kết đa ngành và quốc gia mới ở giai đoạn đầu…
Về mặt thông tin, số liệu tổng thể, đa ngành về các đô thị trên cả nước có các
mức độ chi tiết khác nhau: (1) dữ liệu cấp toàn đô thị; (2) dữ liệu cấp phường/xã; và
(3) dữ liệu chi tiết khu vực đô thị và các khu vực có vấn đề môi trường nghiêm
trọng. Hệ thống thông tin dữ liệu quản lý theo từng đô thị yêu cầu chi tiết đến từng
lô đất và có mối quan hệ thống nhất với ngành tài nguyên môi trường và những mục
tiêu quản lý xây dựng, phát triển đô thị trên địa bàn đô thị. Đây là những thách thức
lớn đối với việc xây dựng hệ thống GIS đô thị quốc gia một cách thống nhất, đặc
biệt trong bối cảnh vẫn chưa hình thành một cấu trúc thống nhất cho các dữ liệu
chuyên ngành trong hệ thống GIS về đô thị và phát triển đô thị ở Việt Nam. Hệ
thống GIS về đô thị hiện đang sử dụng dữ liệu từ rất nhiều ngành. Để tránh những
phức tạp trong trao đổi thông tin, nâng cao hiệu quả phục vụ của GIS về đô thị cần
phải xây dựng một cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS quốc gia về đô thị và quy hoạch đô
thị phổ biến cho các cơ quan chuyên ngành cũng như quản lý đô thị cùng áp dụng.
1.1.3.2 Một số ứng dụng GIS đô thị tại Việt Nam
Tại Việt Nam, công nghệ GIS cũng đã được tiếp nhận và nghiên cứu khá
sớm với những quy mô khác nhau và mục đích khác nhau. Trong ngành xây dựng,

GIS đã được đón nhận trong khoảng 10 năm qua do những ưu thế trong công tác thu
thập đo đạc địa lý, quản lý, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng phát triển đô
thị. Riêng trong lĩnh vực nghiên cứu lập quy hoạch, GIS đã được áp dụng trực tiếp
vào một số đồ án điển hình do Bộ Xây dựng chủ trì như tập bản đồ quy hoạch các
đô thị Việt Nam thời kỳ 1996 – 2020, Atlas quy hoạch các khu công nghiệp Việt
Nam (1997 – 1999) quy hoạch xây dụng Vùng thủ đô (2005 –2008), chiến lược phát
triển đô thị (2006 – 2008)… Nhiều tỉnh, thành (ví dụ như TP Hồ Chí Minh, TP Nam
Định, TP Cần Thơ) đặc biệt quan tâm và đầu tư lớn và GIS đã mang lại nhiều lợi
ích, kèm theo đó là những khả năng mới, giải quyết các bài toán phức tạp trong
công tác quản lý địa chính, đền bù, cây xanh, hạ tầng, chiếu sáng đô thị... Đơn cử,
22


chính quyền quận Gò Vấp (TP Hồ Chí Minh) áp dụng GIS trong quản lý nhà và hộ
gia đình, nhờ đó tính toán được chính xác diện tích cần giải tỏa, số tiền cần đền bù
một cách nhanh chóng... Hay như Quận 1 (TP Hồ Chí Minh) cũng đã thành công
trong việc ứng dụng GIS trong quản lý đô thị bằng việc nghiên cứu triển khai đề tài
“Ứng dụng GIS trong quản lý và lập kế hoạch duy tu nâng cấp, xây mới hạ tầng
giao thông, triển khai thí điểm trên địa bàn Quận 1”. Việc triển khai nghiên cứu
ứng dụng này vào công tác quản lý hạ tầng giao thông đô thị đã nhận được sự ủng
hộ và hợp tác nhiệt tình của Khu Quản lý Giao thông Đô thị số 1 - Sở Giao thông
Vận tải TP Hồ Chí Minh. TP Nam Định cũng đã áp dụng GIS trong xây dựng bản
đồ đánh giá đất theo loại đường, bản đồ quản lý số nhà, sử dụng thông tin nhà đất
để bán nhà thuộc sở hữu Nhà nước, cung cấp thông tin nhà đất và quy hoạch, quản
lý hồ sơ sử dụng đất...
Ngoài ra, nhiều địa phương khác cũng đã xây dựng Dự án GIS tổng thể như
Đồng Nai, Hà Nội, Khánh Hòa, Vũng Tàu, Vĩnh Phúc, Quảng Nam… làm định
hướng cho các ứng dụng GIS phục vụ phát triển KT-XH. Một số đô thị đã và đang
trong quá trình phát triển hệ thống GIS tích hợp phục vụ công tác quy hoạch và
quản lý đô thị như TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Lạt, Nam Định, Huế, Thái

Nguyên, Phủ Lý… Một số địa phương đã thành lập trung tâm GIS như Đà Lạt và
TP Hồ Chí Minh trực thuộc UBND thành phố. Ví dụ, Trung tâm Ứng dụng GIS trực
thuộc Sở KHCN TP Hồ Chí Minh được thành lập từ năm 2004 và đã có khá nhiều
hoạt động nghiên cứu và ứng dụng GIS. Năm 2009, Trung tâm Ứng dụng GIS đã
triển khai đề án “Ứng dụng công nghệ GIS phục vụ quy hoạch, quản lý đô thị và
đào tạo nguồn nhân lực trên địa bàn thành phố” với mục tiêu nhằm giải quyết
những nhu cầu thiết thực trong công tác quy hoạch và quản lý đô thị.
Các đô thị khác ứng dụng GIS trong quản lý đô thị hiện đang ở dạng đề tài,
dự án thử nghiệm tập trung vào một vài lĩnh vực quản lý đô thị cụ thể. Đề tài “Ứng
dụng GIS vào công tác quy hoạch và quản lý đô thị thành phố Cần Thơ” đã được
thực hiện và đạt được kết quả khả quan, cho thấy việc ứng dụng GIS trong công tác
này là hết sức hiệu quả và khả thi. Hệ thống GIS cho phép người dùng truy cập các
thông tin về hạ tầng như: cầu, đường, cây xanh, chiếu sáng, thoát nước; thông tin về
dân cư như: dân số cấp phường, mật độ dân số; thông tin quản lý nhà đất như: truy
tìm theo mã số hồ sơ nhà, đất, tên chủ hộ, địa chỉ nhà...; thong tin về quy hoạch đô
thị như: tính toán giải tỏa đền bù với kết quả tính toán từ cấp tổng thể (toàn dự án)
đến chi tiết cấp hộ dân…
Thừa Thiên - Huế là một trong những tỉnh đã xây dựng được một bộ chuẩn
23


dữ liệu cho toàn tỉnh để tích hợp với bộ chuẩn CSDL quốc gia đáp ứng nhu cầu về
tích hợp, xử lý và khai thác một cách tốt nhất các CSDL GIS. Bộ chuẩn GISHue
được Uỷ ban Nhân dân tỉnh ra quyết định ban hành một cách độc lập, bắt buộc áp
dụng cho toàn bộ các cơ sở dữ liệu địa lý trong khuôn khổ GIS tại Thừa Thiên - Huế
theo quyết định số 2320/2008/QĐ-UBND ngày 09 tháng 10 năm 2008, về việc
“Ban hành Quy chế về hành chính - kỹ thuật cho hệ thống thông tin địa lý tỉnh Thừa
Thiên Huế”. Các quy trình, quy tắc, phương pháp, các thông tin địa lý cơ sở và các
dữ liệu địa lý do các tổ chức và cá nhân xây dựng phải được chuẩn hoá theo bộ
chuẩn GISHue, tức là làm cho phù hợp với bộ chuẩn GISHue. Bộ chuẩn GISHue là

bộ chuẩn chính thức của tỉnh, đã được thể chế hóa và được công bố rộng rãi để tất
cả các cơ quan, tổ chức, cá nhân trong tỉnh nên là cơ sở và tiền đề tốt để triển khai
thành công các hệ thống GIS tại tỉnh Thừa Thiên – Huế. Tham khảo “Kỷ yếu Hội
thảo ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong phát triển đô thị” do Bộ Xây
dựng tổ chức năm 2008 để có thêm thông tin về ứng dụng GIS đô thị tại Việt Nam.
1.1.3.3 Một số hạn chế trong sử dụng GIS đô thị tại Việt Nam
Tuy công nghệ GIS đã được áp dụng thành công tại nhiều nước trên thế giới
và cũng đã minh chứng được những tính năng ưu việt của mình tại một số khu vực
đô thị Việt Nam, quan sát cho thấy còn nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan
đã hạn chế khả năng áp dụng thành công của GIS trong quy hoạch và quản lý hạ
tầng đô thị tại Việt Nam, ví dụ:
 Các chính quyền đô thị và cơ quan quản lý vẫn còn lúng túng trong nhìn
nhận khả năng thực tiễn của công nghệ GIS trong quản lý và phát triển đô
thị;
 Dữ liệu đô thị và hạ tầng đô thị chưa được đầy đủ, thiếu tổng hợp và cập
nhật, không thống nhất giữa các nguồn dữ liệu;
 Công tác quy hoạch hiện tại còn riêng biệt, không có sự kết nối giữa quy
hoạch tổng thể và quy hoạch phân khu, quy hoạch chuyên ngành, giữa quy
hoạch KT-XH và quy hoạch xây dựng đô thị và quy hoạch môi trường;
 Sự phối hợp chia sẻ thông tin giữa các cơ quan ban ngành chưa nhiều;
 Năng lực quy hoạch, năng lực kỹ thuật và kinh nghiệm về công nghệ GIS
trong ngành xây dựng còn nhiều hạn chế. Thiếu ngũ chuyên gia có kinh
nghiệm, biết kết hợp nhiều công nghệ bổ trợ;
 Trang thiết bị hiện có gồm hạ tầng mạng, hệ thống lưu trữ dữ liệu các phần
mềm GIS cũng chưa được đầu tư một cách đầy đủ và đồng bộ;
24


 Sự cam kết của địa phương trong việc áp dụng công nghệ mới như GIS chưa
cao, đặc biệt là từ phía các cấp lãnh đạo, những người có quyền ra quyết định

trong chính quyền đô thị;
 Công tác sử dụng con người sau đào tạo chưa được lưu tâm và phân công
hợp lý, dẫn đến có những trường hợp người được đào tạo sau khi kết thúc
khoá học lại chuyển sang công tác khác, hoặc không được tiếp tục làm việc
với hệ thống. Hệ thống GIS sau khi bàn giao còn thiếu cán bộ chuyên trách
trong việc quản lý, duy trì, cập nhật và khai thác…
Ngành xây dựng đang tích cực đẩy mạnh ứng dụng GIS nhằm thực hiện chỉ
thị của Thủ tướng Chính phủ số 09/2008/CT-TTg ban hành ngày 28/2/2008 trong
việc quản lý và nâng cao chất lượng quy hoạch đô thị. Hiện nay Cục Phát triển đô
thị đang xây dựng đề án nhằm chuẩn bị dự thảo nghị định và các thông tư để có quy
định chung cho việc quản lý đô thị trên toàn quốc nhằm đưa ra những chế tài và
hướng dẫn cụ thể cho việc áp dụng GIS đồng bộ và hiệu quả. Một số dự kiến áp
dụng bước đầu là “Xây dựng khung CSDL đô thị quốc gia phục vụ công tác quản lý
nâng cấp, phát triển đô thị” và việc quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị là một trong
những trọng tâm chính cần được ứng dụng công nghệ GIS.
Nói đến áp dụng GIS trong quản lý đô thị tức là phải có tính hệ thống và
đồng bộ, việc áp dụng phải có những thể chế thống nhất và có chế tài áp dụng. Việc
ứng dụng GIS là một nhiệm vụ quan trọng trong công tác quản lý đô thị và quy
hoạch đô thị tại Việt Nam hiện nay, đặc biệt là những năm gần đây, khi mà một số
vấn đề quan trọng mang tính toàn cầu bị ảnh hưởng như biến đổi khí hậu, ô nhiễm
môi trường, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên... Thực tế khoảng 20 năm nay đã có sự
phát triển của GIS, nhưng việc áp dụng thực sự hiệu quả đối với công tác quy hoạch
và quản lý đô thị còn rất bất cập và khó khăn. Do đó, để nghị định và các thông tư
hướng dẫn áp dụng GIS đối với quản lý phát triển đô thị đi vào cuộc sống đòi hỏi
phải có nhiều chính sách và cơ chế đồng bộ như tăng cường năng lực đồng bộ từ
trung ương đến địa phương; đầu tư phần cứng và phần mềm thích hợp; thống nhất
bộ chỉ số thông tin; tích hợp thông tin; cập nhật thông tin theo hàng quý và hàng
năm; duy trì cơ chế đầu tư cho công tác nâng cấp hàng năm; trao đổi thông tin đa
chiều đa cấp theo các mục tiêu quản lý cụ thể.
1.2 Giới thiệu hệ thống GIS đô thị

1.2.1 Thông tin và hạ tầng đô thị
1.2.1.1 Một số khái niệm về đô thị và hạ tầng đô thị
Đô thị: được định nghĩa là những điểm dân cư tập trung có cơ sở hạ tầng
25