Tổng quan nghiên cứu

Quản lý và quy hoạch sử dụng đất đai đóng vai trò then chốt trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội bền vững của mỗi địa phương. Theo báo cáo của ngành tài nguyên môi trường, tính đến thời điểm nghiên cứu, trên phạm vi cả nước mới chỉ có 352 trên tổng số 705 đơn vị hành chính cấp huyện được phê duyệt quy hoạch và kế hoạch sử dụng đất, đạt tỷ lệ khoảng 49,93%. Thực trạng này cho thấy công tác lập, lưu trữ và công khai thông tin quy hoạch tại nhiều địa bàn còn gặp nhiều trở ngại do dữ liệu phân tán, phương pháp quản lý thủ công và thiếu tính đồng bộ.

Huyện Hạ Hòa là huyện miền núi phía Tây Bắc của tỉnh Phú Thọ với tổng diện tích tự nhiên đạt 34.146,65 ha, bao gồm 33 đơn vị hành chính trực thuộc (32 xã và 01 thị trấn). Mặc dù địa phương sở hữu tiềm năng lớn về tài nguyên đất đai và hệ thống giao thông huyết mạch dài 1.465,3 km, công tác quản lý quy hoạch tại đây vẫn chưa có một hệ thống cơ sở dữ liệu số hóa hoàn chỉnh để đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nước hiện đại.

Trước bối cảnh đó, đề tài nghiên cứu tập trung giải quyết vấn đề chuẩn hóa và số hóa thông tin đất đai thông qua việc ứng dụng công nghệ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và phần mềm ArcGIS Desktop để xây dựng cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất huyện Hạ Hòa giai đoạn 2015-2020. Mục tiêu cụ thể là thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính đồng bộ theo đúng quy định pháp luật, đồng thời thử nghiệm giải pháp WebGIS trên nền tảng ArcGIS Online nhằm chia sẻ, công khai dữ liệu trực tuyến. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp số hóa 100% hồ sơ quy hoạch, hỗ trợ rút ngắn khoảng 60% thời gian tra cứu thông tin địa chính cho cán bộ quản lý và người dân địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết quy hoạch sử dụng đất và lý thuyết hệ thống thông tin địa lý hiện đại. Theo quan điểm học thuật của các chuyên gia quản lý đất đai, quy hoạch sử dụng đất là hệ thống các biện pháp kinh tế, kỹ thuật và pháp chế của Nhà nước nhằm phân bổ quỹ đất hợp lý, khoa học và đạt hiệu quả cao nhất. Bản chất của quy hoạch sử dụng đất mang 6 đặc tính cốt lõi bao gồm: tính lịch sử xã hội, tính tổng hợp, tính dài hạn, tính chiến lược chỉ đạo vĩ mô, tính chính sách và tính khả biến.

Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian địa lý (Geodatabase) của công nghệ GIS. Khung lý thuyết GIS phân tách thông tin đất đai thành hai thành phần chính: dữ liệu không gian (lưu trữ vị trí, hình học dưới dạng điểm, đường, vùng theo mô hình vector hoặc ô lưới raster) và dữ liệu thuộc tính (lưu trữ các bảng thông tin định lượng, định tính liên kết chặt chẽ qua quan hệ Topology). Ngoài ra, nghiên cứu tiếp cận mô hình điện toán đám mây phân tán WebGIS dựa trên kiến trúc Client - Server và các tiêu chuẩn mở OpenGIS, cho phép xuất bản và tương tác dữ liệu bản đồ trực tuyến mà không cần cài đặt phần mềm chuyên dụng phức tạp tại máy trạm của người dùng cuối.

Các khái niệm chính được định nghĩa nhất quán theo quy định pháp luật hiện hành, bao gồm: Cơ sở dữ liệu đất đai theo Thông tư số 75/2015/TT-BTNMT; Quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất theo Luật Đất đai năm 2013; Cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất theo Thông tư số 04/2013/TT-BTNMT; và Hệ thống thông tin địa lý trực tuyến (WebGIS).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm dữ liệu thứ cấp và dữ liệu sơ cấp được thu thập toàn diện trên địa bàn huyện Hạ Hòa. Cụ thể, nguồn dữ liệu bản đồ gồm Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 và Bản đồ quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 của huyện Hạ Hòa; các báo cáo thuyết minh tổng hợp kinh tế - xã hội; số liệu thống kê hiện trạng và biến động đất đai 33 đơn vị hành chính do Ủy ban nhân dân huyện cung cấp; kết hợp khảo sát thực địa để kiểm chứng thông tin.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu tổng thể toàn bộ địa bàn huyện với quy mô 33 đơn vị hành chính (gồm 32 xã và 01 thị trấn), bao quát 100% tổng diện tích tự nhiên 34.146,65 ha. Lý do lựa chọn phương pháp chọn mẫu tổng thể thay vì chọn mẫu ngẫu nhiên là vì cơ sở dữ liệu quy hoạch đất đai đòi hỏi tính toàn vẹn, liên tục về mặt không gian và tính pháp lý tuyệt đối cho từng khoanh đất, không cho phép xảy ra tình trạng thiếu hụt dữ liệu giữa các ranh giới hành chính liền kề.

Quy trình phân tích và xử lý kỹ thuật diễn ra qua nhiều giai đoạn liên hoàn:

  • Sử dụng phần mềm Microstation để làm sạch, biên tập và phân lớp các đối tượng bản đồ theo chuẩn kỹ thuật số.
  • Sử dụng bộ phần mềm ArcGIS Desktop 10.3 (ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox) để chuẩn hóa cấu trúc Geodatabase, xây dựng các lớp dữ liệu không gian, thiết lập thuộc tính và liên kết bảng mã định danh thông qua phần mềm bảng tính.
  • Thực hiện chuyển đổi hệ quy chiếu và hệ tọa độ từ VN-2000 sang hệ tọa độ quốc tế WGS-1984 nhằm đảm bảo tính tương thích khi đẩy dữ liệu lên môi trường đám mây.
  • Xuất bản bản đồ quy hoạch lên dịch vụ ArcGIS Online để phân quyền khai thác trực tuyến.

Toàn bộ quá trình nghiên cứu và thực nghiệm được triển khai từ tháng 04 năm 2016 đến tháng 09 năm 2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra và xây dựng cơ sở dữ liệu đã mang lại những kết quả và phát hiện khoa học nổi bật:

Thứ nhất, kết quả phân tích hiện trạng tài nguyên đất cho thấy nhóm đất nông nghiệp giữ vai trò chủ đạo trong cơ cấu đất đai của huyện Hạ Hòa. Diện tích đất lâm nghiệp năm 2015 đạt 13.328,90 ha, chiếm khoảng 7,81% tổng diện tích đất lâm nghiệp toàn tỉnh Phú Thọ. Trong đó, rừng sản xuất chiếm diện tích lớn nhất với 11.368,21 ha, rừng phòng hộ đạt 1.290,69 ha và rừng đặc dụng tại khu vực Núi Nả đạt 670,00 ha. Diện tích đất phù sa màu mỡ phục vụ canh tác nông nghiệp đạt 5.783,55 ha, trong khi đất đỏ chiếm 672,47 ha (tương đương 1,96%) và đất tầng mỏng chiếm 987,12 ha (tương đương 2,89%).

Thứ hai, hạ tầng kỹ thuật và mạng lưới giao thông của huyện có quy mô tương đối lớn với tổng chiều dài đường bộ đạt 1.465,3 km. Mạng lưới này bao gồm 2 tuyến quốc lộ dài 27,5 km, 7 tuyến đường tỉnh dài 86,8 km, 13 tuyến đường huyện dài 102,6 km, 15 tuyến liên xã dài 154,0 km, 501 tuyến liên thôn dài 562,0 km và 325 tuyến đường nội đồng dài 499,0 km. Ngoài ra, tuyến đường sắt Hà Nội - Lào Cai chạy qua địa phận huyện với chiều dài 27,5 km và sông Hồng chảy qua dài 31,5 km. Hệ thống hạ tầng này vừa là động lực phát triển kinh tế vừa đặt ra yêu cầu chuyển đổi mục đích sử dụng đất rất lớn trong kỳ quy hoạch 2015-2020.

Thứ ba, nghiên cứu đã xây dựng thành công bộ cơ sở dữ liệu địa lý Geodatabase quy hoạch sử dụng đất huyện Hạ Hòa hoàn chỉnh. CSDL bao gồm 6 nhóm lớp đối tượng không gian chính: lớp hiện trạng và quy hoạch sử dụng đất, lớp ranh giới địa giới hành chính (33 xã, thị trấn), lớp mạng lưới giao thông bộ và sắt, lớp thủy hệ với diện tích mặt nước chuyên dùng 2.043,52 ha, lớp điểm địa danh - ghi chú và lớp địa hình. Mọi đối tượng không gian đều được chuẩn hóa thuộc tính về mã loại đất, diện tích, mục đích sử dụng và phân kỳ kế hoạch.

Thứ tư, đề tài đã xuất bản thử nghiệm thành công cổng thông tin quy hoạch trực tuyến trên nền tảng ArcGIS Online. Kết quả kiểm tra chức năng cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, cho phép người dùng phóng to, thu nhỏ, bật tắt lớp dữ liệu, đo khoảng cách, tra cứu chi tiết thông tin quy hoạch từng khoanh đất và thực hiện các phép truy vấn không gian phức tạp.

Thảo luận kết quả

Việc chuẩn hóa và tích hợp cơ sở dữ liệu không gian cùng dữ liệu thuộc tính đã khắc phục triệt để những nhược điểm cố hữu của phương thức quản lý hồ sơ giấy truyền thống. Trước đây, việc đối chiếu giữa bản đồ hiện trạng và báo cáo thuyết minh thường xảy ra sai lệch số liệu, mất nhiều thời gian tổng hợp. Khi ứng dụng ArcGIS Desktop, các chỉ tiêu sử dụng đất được tính toán tự động với độ chính xác tuyệt đối, giúp phát hiện ngay các điểm chồng lấn ranh giới hoặc sai lệch diện tích giữa các kỳ quy hoạch.

So với các nghiên cứu ứng dụng GIS tại một số địa phương khác như Bình Định hay Phú Yên, đề tài đã phát triển thêm bước tích hợp dữ liệu quy hoạch chuyên sâu cấp huyện lên nền tảng WebGIS đám mây. Dữ liệu nghiên cứu có thể được biểu diễn trực quan thông qua các bảng thống kê đa chiều kết hợp biểu đồ cơ cấu sử dụng đất dạng tròn và bản đồ chuyên đề đa lớp phân loại theo mục đích sử dụng đất. Cách tiếp cận trực quan này giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện xu hướng chuyển dịch đất nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp dọc theo các trục giao thông ĐT314, ĐT320 và cao tốc Nội Bài - Lào Cai.

Tuy nhiên, kết quả thử nghiệm cũng chỉ ra một số hạn chế mang tính kỹ thuật. Nền tảng ArcGIS Online phiên bản dùng thử bị giới hạn thời gian hoạt động trong vòng 30 ngày và dung lượng lưu trữ trực tuyến bị hạn chế, gây khó khăn cho việc duy trì hệ thống liên tục nếu không có nguồn ngân sách đầu tư bản quyền định kỳ hoặc chuyển đổi sang các máy chủ mã nguồn mở chuyên dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, các giải pháp và khuyến nghị khả thi được đề xuất nhằm hoàn thiện công tác quản lý quy hoạch đất đai tại địa phương:

Thứ nhất, nâng cấp hạ tầng công nghệ thông tin và chuyển giao hệ thống WebGIS sang môi trường máy chủ nội bộ hoặc hạ tầng đám mây bền vững. Ủy ban nhân dân huyện Hạ Hòa cần phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ bố trí nguồn kinh phí đầu tư máy chủ chuyên dụng hoặc triển khai các giải pháp mã nguồn mở như GeoServer, OpenLayers nhằm đảm bảo lưu trữ 100% dữ liệu quy hoạch không bị gián đoạn; mục tiêu hoàn thành trong quý II năm 2018.

Thứ hai, chuẩn hóa quy trình cập nhật và chỉnh lý biến động cơ sở dữ liệu định kỳ hàng năm. Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Hạ Hòa cần chịu trách nhiệm chủ trì việc nhập liệu bổ sung các biến động thu hồi đất, giao đất, chuyển mục đích sử dụng đất vào hệ thống Geodatabase đã thiết lập, phấn đấu duy trì độ chính xác dữ liệu không gian đạt trên 98% cho tất cả 33 xã, thị trấn trong giai đoạn 2018-2020.

Thứ ba, tổ chức chương trình đào tạo và nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ GIS cho đội ngũ cán bộ chuyên trách. Trung tâm Công nghệ thông tin Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ cần mở các khóa tập huấn kỹ năng vận hành ArcGIS Desktop và quản trị dữ liệu bản đồ số cho 100% cán bộ địa chính tại 32 xã và 01 thị trấn trên địa bàn huyện; triển khai thực hiện trong 6 tháng đầu năm 2018.

Thứ tư, công khai rộng rãi địa chỉ truy cập cổng thông tin WebGIS quy hoạch đất đai trên các phương tiện truyền thông của huyện. Văn phòng Đăng ký đất đai chi nhánh Hạ Hòa phối hợp với bộ phận một cửa niêm yết mã truy cập và hướng dẫn tra cứu cho người dân, doanh nghiệp, hướng tới mục tiêu giảm ít nhất 50% thời gian thực hiện thủ tục hành chính liên quan đến cung cấp thông tin quy hoạch đất đai từ năm 2018.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Các cán bộ tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Phòng Tài nguyên và Môi trường cấp huyện có thể sử dụng tài liệu này làm cẩm nang hướng dẫn xây dựng cơ sở dữ liệu quy hoạch đất đai cấp huyện tuân thủ đúng Thông tư số 05/2017/TT-BTNMT và Luật Đất đai năm 2013, phục vụ đắc lực cho công tác quản lý nhà nước trên địa bàn 34.146,65 ha.
  • Cán bộ địa chính cấp cơ sở và kỹ sư trắc địa - bản đồ: Đội ngũ kỹ thuật viên tại 33 đơn vị hành chính cấp xã có thể áp dụng trực tiếp quy trình xử lý bản đồ từ Microstation sang ArcGIS, kỹ thuật thiết lập topology và phương pháp đồng bộ hóa dữ liệu thuộc tính từ Excel vào cơ sở dữ liệu không gian.
  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Quản lý đất đai, Hệ thống thông tin địa lý: Đây là nguồn tài liệu học thuật giá trị cung cấp khung lý thuyết, phương pháp nghiên cứu định lượng và các trường hợp thực tiễn về ứng dụng GIS trong quản lý quy hoạch đất đai tại vùng trung du miền núi.
  • Doanh nghiệp, nhà đầu tư và các tổ chức tư vấn quy hoạch: Luận văn cung cấp phương pháp tiếp cận và khai thác dữ liệu không gian trực tuyến giúp các đơn vị tư vấn nhanh chóng tra cứu hiện trạng sử dụng đất, đánh giá tiềm năng quỹ đất và phân tích tính khả thi của các dự án đầu tư xây dựng hạ tầng tại tỉnh Phú Thọ.

Câu hỏi thường gặp

Ứng dụng công nghệ GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu quy hoạch mang lại ưu thế gì vượt trội so với phương pháp truyền thống? Công nghệ GIS tích hợp dữ liệu bản đồ không gian và bảng thuộc tính trong cùng một hệ cơ sở dữ liệu Geodatabase. Điều này giúp quản lý chính xác toàn bộ 34.146,65 ha đất đai, tự động hóa tính toán diện tích, loại bỏ triệt để sai số giữa bản đồ và báo cáo giấy, đồng thời nâng cao hiệu suất làm việc của cán bộ địa chính.

Quy trình chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ Microstation sang ArcGIS Desktop được tiến hành qua các bước kỹ thuật nào? Dữ liệu bản đồ hiện trạng và quy hoạch trước hết được làm sạch, đóng vùng và phân lớp đối tượng chuẩn trên phần mềm Microstation. Sau đó, dữ liệu được chuyển sang ArcGIS để chuẩn hóa cấu trúc hình học, kiểm tra lỗi Topology, liên kết bảng thuộc tính thông qua trường mã định danh và gán hệ quy chiếu tọa độ chuẩn quốc gia.

Hệ thống WebGIS trên nền tảng ArcGIS Online hỗ trợ công tác công khai quy hoạch đất đai cho người dân như thế nào? Thông qua địa chỉ website được chia sẻ, người dân và doanh nghiệp có thể sử dụng máy tính hoặc điện thoại thông minh để trực tiếp tra cứu vị trí thửa đất, loại đất quy hoạch, ranh giới hành chính 33 xã, thị trấn mà không cần cài đặt phần mềm chuyên ngành, đảm bảo tính công khai và minh bạch.

Những rào cản kỹ thuật chính khi ứng dụng ArcGIS Online vào công tác quản lý đất đai cấp huyện là gì? Khó khăn lớn nhất là tài khoản dùng thử trên ArcGIS Online bị giới hạn thời gian sử dụng trong 30 ngày và dung lượng dữ liệu đám mây bị khống chế. Do đó, địa phương cần đầu tư kinh phí duy trì tài khoản tổ chức hoặc chuyển hướng phát triển WebGIS trên nền tảng máy chủ độc lập.

Luận văn đã căn cứ vào những văn bản quy phạm pháp luật chủ yếu nào để xây dựng cơ sở dữ liệu? Đề tài bám sát các văn bản pháp lý then chốt gồm Luật Đất đai năm 2013, Nghị định số 43/2014/NĐ-CP, Thông tư số 04/2013/TT-BTNMT quy định về cơ sở dữ liệu đất đai, Thông tư số 75/2015/TT-BTNMT quy định kỹ thuật về cơ sở dữ liệu đất đai và Thông tư số 05/2017/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Kết luận

Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu đặt ra thông qua những kết quả then chốt sau:

  • Số hóa và chuẩn hóa thành công 100% dữ liệu không gian và thuộc tính quy hoạch sử dụng đất trên toàn bộ diện tích 34.146,65 ha của huyện Hạ Hòa.
  • Thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu Geodatabase đồng bộ gồm 6 nhóm lớp thông tin kỹ thuật tuân thủ nghiêm ngặt các quy định pháp luật hiện hành.
  • Thử nghiệm thành công cổng thông tin WebGIS trên nền tảng ArcGIS Online, mở ra giải pháp công khai và chia sẻ dữ liệu trực tuyến hiệu quả cho 33 đơn vị hành chính.
  • Khắc phục triệt để các tồn tại của phương thức quản lý hồ sơ giấy, hỗ trợ đắc lực cho công tác chỉ đạo điều hành và hạn chế tình trạng quy hoạch chậm triển khai.
  • Tạo nền tảng khoa học vững chắc để các địa phương vùng trung du miền núi nhân rộng mô hình quản lý đất đai điện tử trong giai đoạn 2018-2020.

Công trình nghiên cứu đã khẳng định vai trò không thể thay thế của công nghệ GIS trong hiện đại hóa công tác quản lý tài nguyên đất đai. Kính mời các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và quý bạn đọc tiếp tục khai thác, ứng dụng bộ cơ sở dữ liệu này để nâng cao hiệu quả quy hoạch và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương.