DÂY LƯNG & VÍ DA CHẤT LƯỢNG CAO THƯƠNG HIỆU H2

Ứng dụng GIS trong Nông nghiệp và Phát triển nông thôn


Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Viễn thám (Remote sensing) thuộc nhóm những công nghệ phát triển nhanh nhất hiện nay. Bất cứ sự vật hiện tượng nào trên trái đất có thể bản đồ hoá thì có thể ứng dụng GIS. GIS sử dụng máy tính với những phần mềm chuyên dụng để lưu trữ, phân tích và trình diễn dữ liệu đã thu thập được về một chủ đề nào đó. Với các thông tin có sẵn liệu GIS sẽ giúp gì trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn? GIS có thể được sử dụng để theo dõi sự phát triển của cỏ dại, sâu bệnh phá hoại mùa màng, thể hiện loại đất, hạn hán, lũ lụt và rất nhiều các yếu tố khác giúp quản lý quá trình sản xuất nông, lâm nghiệp và phát triển nông thôn.
Thông tin đưa vào GIS có thể lấy từ dữ liệu viễn thám (ảnh hàng không, ảnh vệ tinh), bản đồ giấy, bản đồ số hoặc các thông tin thô đo được từ GPS và các dự liệu phi không gian khác. Như trên đã trình bày, dữ liệu không gian của GIS có 2 loại chính là rastervector. Raster sử dụng các ô để thể hiện sự vật có thực trên thế giới.  Các ô này được gắn với giá trị bằng số để thể hiện sự vật thực trên thế giới. Ví dụ một ô có số 353 có thể đại diện cho đầm lầy, núi, sông hoặc bất kỳ hiện tượng vật lý nào trên trái đất mà GIS có thể mô tả được. Vectơ thể hiện thế giới bằng các điểm, đường, thẳng, vùng. Cả hai loại dữ liệu này đều có thể áp dụng được trong hệ thống nông lâm nghiệp, loại vectơ cho cái nhìn trực quan, loại raster nhìn giống như các trang Excel, tuỳ thuộc vào từng nghiên cứu mà sử dụng loại nào hay kết hợp cả 2 loại, ví dụ để phân tích địa hình, địa thế cho một cánh đồng mới thì vector phù hợp hơn, nhưng  raster lại phù hợp với việc chồng xếp các lớp bản đồ, hay thể hiện sự chuyển động của côn trùng như châu chấu….
A. ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM TRONG SẢN XUẤT NÔNG LÂM NGHIỆP:
1. Ứng dụng GIS trong quy hoạch sử dụng đất:
Một trong những ứng dụng quan trọng của GIS trong sản xuất nông lâm nghiệp là quy hoạch sử dụng đất. Trong suốt 20 năm qua, các nước công nghiệp phát triển và các tổ chức quốc tế đã sử dụng kỹ thuật GIS chủ yếu trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ môi trường. Tại Hội nghị những người sử dụng ARC/INFO (một phần mềm chuyên dụng về GIS, hiện được tích hợp trong ArcGIS của hãng ESRI) năm 1992, các nhà khoa học đã nhất trí rằng để bảo vệ môi trường một cách bền vững và hạn chế những suy thoái đang diễn ra, cần thiết phải ưu tiên đưa GIS vào ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu và quy hoạch sản xuất nông lâm nghiệp, bằng cách này có thể tìm kiếm những mô hình sử dụng đất bền vững nhằm xoá đi hoặc giảm bớt những hiểm hoạ đối với môi trường tự nhiên và với loài người (như tình trạng phá rừng để canh tác, tình trạng xói mòn và suy thoái đất đai, tình trạng ô nhiễm môi trường…). Tất nhiên, mọi biện pháp và chỉ dẫn về bảo vệ môi trường sẽ không thành công trừ phi những đòi hỏi về lương thực và đất nông nghiệp được xác định và đáp ứng một cách tối ưu nhất trên từng vùng, từng quốc gia cũng như trên toàn thế giới. Do vậy tiềm năng ứng dụng GIS trong định hướng sản xuất nông lâm nghiệp đã được mở rộng và ngày càng tỏ ra hiệu quả, trở thành một công cụ hỗ trợ ra quyết định đối với các chuyên gia quy hoạch và nhà quản lý.
Ứng dụng GIS trong quy hoạch và sử dụng đất đai tuỳ thuộc vào quy mô và mức độ khác nhau. Có 4 mức độ phân tích: rất khái quát (Mega), khái quát (Macro), trung bình (Meso) và chi tiết (Micro); mỗi mức độ phân tích trong hệ thống GIS căn cứ vào quy mô diện tích của vùng nghiên cứu. Khi phân tích thông tin từ mức Mega đến mức Micro, số lượng thông tin đưa vào xử lý sẽ lớn hơn. Khả năng tổng hợp và phân tích sâu thông tin ở một vùng lãnh thổ nhỏ hoặc ngược lại, khái quát ở mức cao hơn cho vùng rộng lớn là ưu điểm của GIS. Rõ ràng là bằng ứng dụng GIS, những quy hoạch sử dụng đất đai trên vùng lãnh thổ lớn hay việc xây dựng những dự án phát triển sản xuất nông lâm nghiệp ở các khu vực nhỏ đều có thể được cung cấp một khối lượng thông tin toàn diện - tổng hợp kịp thời và theo yêu cầu; từ cơ sở dữ liệu được cung cấp việc hoạch định những bước đi cụ thể cần thiết (như điều tra bổ sung, thu thập mẫu…) nhanh chóng được xác định.
Một điều quan trọng về GIS so với bản đồ là GIS có thể thể hiện từng lớp bản đồ của vùng nghiên cứu. Không chỉ ở bề mặt mà còn cho thấy tầng đá gốc, loại đất, thảm thực vật và nhiều vấn đề khác. Nó rất hữu ích khi nghiên cứu vùng đất mới cho sản xuất nông lâm nghiệp, đỡ tốn kém tiền của của nông dân, bởi vì thay vì phải làm thí nghiệm đất tất cả số liệu về cấu trúc đất bên trong đã được lưu trữ trong máy tính.
Viện phát triển tài nguyên đất Băngladesh đã ứng dụng GIS trong quản lý, phân  tích thông tin tài nguyên đất từ năm 1994. SRDI tổ chức khảo sát thông tin về tài nguyên đất, cấu trúc đất, loại đất, tính chất của đất, các ràng buộc  trong sử dụng đất, khả năng phát triển; quản lý đất và bón phân cho đất, khuyến nghị về bón phân, cây trồng thích hợp, cơ cấu cây trồng… cho mỗi vị trí của từng vùng. Hiện nay Viện phát triển tài nguyên đất đã ứng dụng công nghệ GIS sản xuất được 44 loại bản đồ khác nhau liên quan đến tình trạng dinh dưỡng đất, sử dụng phân bón, nhiễm mặn, sử dụng đất.
2. Ứng dụng trong quy hoạch và quản lý sản xuất:
Trong sản xuất nông nghiệp, GIS có thể được sử dụng để dự đoán vụ mùa cho từng cây trồng. Nó có thể dự đoán bằng cách không chỉ xem xét khí hậu của vùng mà còn bằng cách theo dõi sự sinh trưởng và phát triển cây trồng, và bởi vậy sẽ dự đoán được sự thành công của mùa vụ. GIS có thể giúp tìm và thể hiện những thay đổi của cây trồng trong từng giai đoạn. Ví dụ, nếu năm trước số liệu cho thấy cây trồng A phát triển rộng và cây trồng đã thành công trong nhiều năm trước đó, những số liệu này có thể được lưu trữ. Nếu trong một vài mùa vụ cây trồng không phát triển tốt như trước, bằng cách sử dụng GIS có thể phân tích số liệu và tìm ra nguyên nhân của hiện tượng đó.
Ở Băngladesh, Viện nghiên cứu nông nghiệp bắt đầu triển khai dự án GIS từ năm 1996, với mục tiêu là thiết lập hệ thống thông tin tài nguyên nông nghiệp dựa trên cơ sở GIS; sử dụng cơ sở dữ liệu AEZ/GIS để phát triển công nghệ và chuyển giao vào sản xuất nông nghiệp. 
Từ khi giới thiệu GIS tại Viện nghiên cứu nông nghiệp, nhiều hoạt động đã được thực hiện sử dụng hệ thống cơ sở dữ liệu AEZ /GIS. Hệ thống cơ sở dữ liệu AEZ là cơ sở thông tin cơ bản phục vụ ra quyết định, nhiều cơ quan tổ chức quy hoạch quốc gia hiện đang sử dụng hệ thống AEZ/GIS cho mục đích quy hoạch vĩ mô và vi mô. Khả năng ứng dụng của AEZ/GIS bao gồm:
- Hệ thống AEZ/GIS thông qua việc cập nhật thông tin thường xuyên có thể được sử dụng hữu ích cho mục đích quy hoạch sản xuất;
- Tạo ra các kịch bản và cung cấp khả năng lựa chọn cho các nhà hoạch định chính sách;
- Phân tích dự đoán tình huống, xác định vấn đề và tìm ra vùng ưu tiên nghiên cứu;
Hơn thế nữa, cơ sở dữ liệu AEZ/GIS có thể ứng dụng trong các hoạt động sau:
- Xây dựng mô hình quản lý rủi ro và đánh giá tổn thất ban đầu do rủi ro, xây dựng mô hình về quá trình sinh trưởng phát triển của cây trồng, bảo toàn nguồn tài nguyên đất cho sản xuất bền vững;
- Quy hoạch rừng, thuỷ sản, đất cho mục đích sản xuất hàng hoá và thương mại;
- Tập trung vào các kịch bản thay đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp như sự nóng lên của trái đất, hiệu ứng nhà kính, mực nước biển nâng cao…
- Phát triển hoạt động khí tượng nông nghiệp, chương trình quản lý sản xuất nông nghiệp và quản lý nước;
- Hệ thống hỗ trợ quyết định cho quy hoạch nông nghiệp và chuyển giao công nghệ;
Hiện nay châu Âu đã du nhập chế độ EUROGAP (Euro Good Agriculture Practice), tiêu chuẩn hoá quá trình từ hiện trường sản xuất như canh tác các loại cây nông nghiệp, bảo quản, vận chuyển, xử lý tiêu độc .. đến khâu người tiêu thụ và theo đó, một sản phẩm nông nghiệp không chứng minh được là đã tuân theo đúng các khâu của tiêu chuẩn đó thì sẽ không được phép nhập khẩu. Tại Nhật Bản một hoạt động tương tự được gọi với cái tên là JGAP cũng đã bắt đầu tiến hành, trong vài năm các sản phẩm nông nghiệp chủ yếu đã được tiến hành tiêu chuẩn hoá, những sản phẩm nông nghiệp nào không đáp ứng được JGAP cũng sẽ không được nhập khẩu. Trong bối cảnh các hoạt động như vậy, việc quản lý dữ liệu của sản xuất nông nghiệp ngày càng trở nên cấp bách, vì vậy việc quản lý thông tin theo từng thửa đất đai càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Để phát triển được ngành nông nghiệp Việt Nam cần phải xuất khẩu được các sản phẩm nông nghiệp hoặc các sản phẩm nông nghiệp đã chế biến với giá thành thấp, chất lượng cao có sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế. Chính vì thế, trong tương lai gần thiết nghĩ cần phải xây dựng hệ thống quản lý đối ứng với EUROGAP hay JGAP.
Vừa qua (cuối năm 2005, đầu 2006), được sự tài trợ của chính phủ Nhật Bản, Công ty Hitachi Soft và Trung tâm Tin học và Thống kê (ICARRD) đã thực hiện một Dự án thí điểm ứng dụng GIS và viễn thám theo hướng này ở hợp tác xã Song Phương, xã Phương Bảng, huyện Hoài Đức, tỉnh Hà Tây. Ảnh vệ tinh QuickBirrd chụp khu vực này đã được định vị theo bản đồ địa chính xã Song Phương, các thửa đất của bản đồ địa chính đã được bổ sung nhờ ảnh QuickBirrd. Số liệu canh tác, tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp trong 2 năm 2004, 2005 của hơn 800 hộ của  HTX Phương Bảng cũng đã được điều tra và đưa vào CSDL GIS bằng phần mềm của hệ thống  quản lý thông tin nông nghiệp Geomation Farm. Dự án có tính chất thử nghiệm trong thời gian ngắn  nhưng đã được địa phương rất hoan nghênh.
Với tính ưu việt của công nghệ GIS và viễn thám, ngành lâm nghiệp đã ứng dụng trong công tác quy hoạch và phát triển rừng, phục vụ công tác thiết kế, khai thác và trồng mới rừng. Ngoài ra người ta còn sử dụng GIS trong việc theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng, xác định vùng thích nghi cho cây lâm nghiệp.
Viện Điều tra Quy hoạch rừng (Việt Nam) đã ứng dụng khá thành công các công nghệ GIS, Viễn thám, GPS trong theo dõi diễn biến, đánh giá tài nguyên rừng. Ảnh vệ tinh có độ phân giải cao sau khi được giải đoán, chồng xếp, đối chiếu với bản đồ rừng đã có, những khu vực nào mâu thuẫn sẽ được xác định để  kiểm chứng thực địa với GPS.
Trong chương trình “Rà soát quy hoạch 3 loại rừng” mà ngành lâm nghiệp đang tiến hành để phục vụ đề án “Quy hoạch và xác định lâm phận ổn định rừng phòng hộ và rừng đặc dụng” trình Chính phủ phê duyệt, GIS đã được sử dụng một cách hữu hiệu ….Từ bản đồ địa hình của vùng đồi núi, bản đồ độ cao, độ dốc được xây dựng bằng các phần mềm GIS. Các bản đồ này được chồng xếp với bản đồ đất, bản đồ mưa để tính ra mức độ xung yếu. Từ bản đồ phòng hộ lý thuyết này, các tỉnh sẽ đi kiểm tra thực địa, kết hợp với các điều kiện dân sinh, kinh tế…. để trình cấp trên quyết định khu vực phòng hộ. Có thể coi đây là một ứng dụng của GIS trong “trợ giúp  quyết định”.
Đề tài KC-07-03 “Xây dựng và sử dụng CSDL phục vụ phát triển nông nghiệp và Phát triển nông thôn” của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp là một trong các ứng dụng GIS vào công tác quy hoạch nông nghiệp hiện nay. Mục tiêu của đề tài là xây dựng CSDL nông nghiệp và nông thôn thống nhất tập trung trên nền GIS (thống nhất về khuôn dạng, hệ toạ độ và cấu trúc dữ liệu gồm cả dữ liệu địa lý và phi địa lý), gắn với các mô hình phân tích thông tin nhằm trợ giúp quá trình lập kế hoạch và quy hoạch sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và phát triển bền vững.
Các loại dữ liệu phi không gian bao gồm: Tài nguyên đất, khí hậu nông nghiệp, tình hình sử dụng đất nông nghiệp, hiệu quả kinh tế sử dụng đất, thuỷ lợi, tình hình sản xuất nông lâm nghiệp, số liệu thống kê nông nghiệp (năng suất, sản lượng, diện tích một số cây trồng chính..), thông tin về sâu bệnh và đặc biệt là số liệu về dân số, lao động nông thôn, kinh tế hộ…
Khuôn dạng chuẩn của dữ liệu –xBase file cho phép tổng hợp, sắp xếp tìm kiếm dữ liệu, đồng thời tương thích với cấu trúc liên hệ dữ liệu thuộc tính trong CSDL GIS và thuận lợi trong kết nối dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian.
Trong quy hoạch đánh giá phân loại đất, GIS là công cụ trợ giúp nhằm thu thập dữ liệu chuyên đề, xử lý dữ liệu địa lý, tích hợp dữ liệu để xây dựng các bản đồ đơn vị đất, mô phỏng kết quả đánh giá đất thông qua các bản đồ thích nghi cho từng loại hình sử dụng đất. Mỗi đơn vị đất là một khu vực địa lý khác biệt với các tính chất về thổ nhưỡng, địa hình, thuỷ văn khí hậu.
Để có kết quả khi thực hiện bài toán thích ứng trong môi trường GIS, thường phải tuân thủ theo qui trình phân tích đa chỉ tiêu gồm: xây dựng bộ chỉ tiêu đánh giá; lựa chọn các lớp bản đồ phục vụ xây dựng bản đồ đơn vị đất. Sau đó đánh giá và phân loại mức độ thích hợp theo ALES và đưa ra các bản đồ chuyên đề, đây chính là thông tin tổng hợp trợ giúp quá trình lập kế hoạch và ra quyết định.
Nghiên cứu khả năng thích ứng của cây trồng cần thu thập các số liệu sinh học và phi sinh học liên quan đến cây trồng được lựa chọn quy hoạch tại vùng đất đó. Các yếu tố phi sinh học gồm: số liệu đất được phân thành các mức thích nghi khác nhau, số liệu khí hậu (lượng mưa, sự phân bố mưa; nhiệt độ và tổng tích ôn theo thời gian sinh trưởng…) và các yếu tố sinh học như sâu bệnh, thời gian sinh trưởng và các yêu cầu sinh học của cây được xác định theo các mức thích ứng khác nhau.
Yếu tố kinh tế xã hội của địa phương được xem xét và đưa vào phân tích để có kết luận tổng thể về tính thích ứng của cây theo quan điểm nền nông nghiệp hàng hoá hiện nay.
Khi đã có những bản đồ thích nghi, việc quyết định phương án quy hoạch tổng thể sẽ chuyển đến các nhà hoạch định chính sách.  
3. Ứng dụng GIS trong quản lý bảo vệ thực vật:
Ở một số nơi GIS đang được ứng dụng để theo dõi sự lan tràn của cỏ dại. Với việc kết hợp ứng dụng viễn thám với GIS sẽ cung cấp một cách nhanh chóng, chính xác bản đồ cỏ dại ở các thời kỳ . Điều này là rất quan trọng đối với các nhà nông học. Họ có thể sử dụng các thông tin thu thập được để ngăn ngừa sự lan tràn của các loài cỏ dại phá hoại mùa màng.
Cỏ dại không phải là vấn đề duy nhất GIS có thể giải quyết, thực tế GIS có thể giải quyết được nhiều vấn đề khác. Nhiều dự án đã được thực hiện để theo dõi sự di chuyển của côn trùng, hoặc sâu bệnh ở Mỹ. Nó rất hữu ích như là một biện pháp phòng ngừa tích cực. Nếu một loại động vật hay côn trùng nào phá hoại đồng ruộng, với GIS nó có thể bị theo dõi và tìm ra dấu vết.
4. Ứng dụng trong công tác phòng chống cháy  và bảo vệ rừng:
Trong ngành Kiểm lâm Việt Nam, công nghệ GIS đã được ứng dụng để: cảnh báo cháy rừng; phân vùng trọng điểm cháy rừng; ứng dụng ảnh viễn thám MODIS để phát hiện sớm cháy rừng.
Nhận thức được tầm quan trọng của CSDL, Cục Kiểm lâm đã thiết kế và đưa vào sử dụng “CSDL báo cáo thống kê” từ năm 1998 để sử dụng cho toàn ngành. Bản thân CSDL này không liên quan gì đến công nghệ GIS nhưng sự thành công của nó đã trả lời câu hỏi: làm thế nào để trao đổi thông tin nhanh nhất giữa người cập nhật dữ liệu và người sử dụng CSDL để phục vụ quản lý một cách hiệu quả nhất? Trang bị và đào tạo cán bộ như thế nào cho phù hợp? Vai trò người “kỹ sư trưởng” trong thiết kế, điều hành các hoạt động này như thế nào?  Và “CSDL báo cáo thống kê” của ngành Kiểm lâm đã hoạt động rất tốt ở tất cả các Hạt Kiểm lâm, các Chi cục kiểm lâm tỉnh và Cục Kiểm lâm. Nhờ sự thành công của CSDL này, ngành Kiểm lâm đã tiếp tục thiết kế các cơ sở dữ liệu có gắn kết với việc sử dụng bản đồ, hay nói đúng hơn là ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng CSDL phục vụ quản lý, bảo vệ rừng.
Trong công tác Kiểm lâm, 2 CSDL liên quan đến công nghệ GIS đang được hoạt động có hiệu quả nhiều năm nay là:
CSDL cảnh báo cháy rừng: Thực tiễn quản lý chỉ đạo công tác phòng cháy, chữa cháy rừng những năm qua, đặc biệt qua hai vụ cháy rừng lớn, tập trung ở Kiên Giang và Cà Mau tháng 3 và 4/2002 cho thấy cháy rừng vẫn xảy ra ở nhiều nơi, mức độ thiệt hại do cháy rừng gây ra rất nghiêm trọng. Lý do là khi cháy rừng xảy ra, mặc dù huy động một lực lượng rất đông để chữa cháy nhưng hiệu quả thấp vì do thiếu lực lượng thường trực chữa cháy rừng chuyên nghiệp, trang thiết bị, phương tiện chữa cháy nghèo nàn, thô sơ; việc chỉ huy, tổ chức chữa cháy còn rất lúng túng… Vấn đề đặt ra là cần dự báo trước nguy cơ xảy ra cháy rừng và phát hiện sớm các điểm cháy để có phương pháp phòng cháy, chữa cháy rừng luôn là vấn đề cấp thiết và là một trong những nhiệm vụ rất quan trọng của công tác quản lý bảo vệ rừng nói chung.
Cục Kiểm lâm đã phối hợp với Trường Đại học lâm nghiệp thiết kế và đưa vào sử dụng CSDL cảnh báo cháy rừng. Ngày 01 tháng 01 năm 2003, Đài Truyền hình Việt Nam chính thức phát sóng bản tin cảnh báo cháy rừng, đây là CSDL có sử dụng công nghệ GIS để tô mầu các khu vực rừng có các cấp cảnh báo khác nhau và được cập nhật hàng ngày các thông số khí tượng: Nhiệt độ, độ ẩm không khí và lượng mưa từ hơn 100 trạm khí tượng trong toàn quốc. Việc trao đổi thông tin hàng ngày qua hệ thông thư tín điện tử và được tính toán vào lúc 16h30’. Kết quả cảnh báo cháy rừng hàng ngày được gửi sang Đài Truyền hình Việt Nam và Đài Tiếng nói Việt Nam vào 17h để các cơ quan này kịp biên tập và phát sóng trong chương trình thời sự của Đài. Có thể nói rằng đây là CSDL được cập nhật hàng ngày.
CSDL theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp:
Mục đích theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp là nắm vững diện tích các loại rừng, đất lâm nghiệp hiện có được phân chia theo chức năng sử dụng rừng và loại chủ quản lý; lập bản đồ hiện trạng rừng cấp xã tỷ lệ 1/25.000 hay 1/10.000 nhằm giúp hoạch định chính sách lâm nghiệp ở địa phương và trung ương phục công tác bảo vệ và phát triển rừng.
Yêu cầu theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp gồm:
- Cập nhật diện tích các loại rừng và đất lâm nghiệp trên cơ sở phân loại rừng và đất rừng theo Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng QPN 6-84 ban hành kèm theo Quyết định số 682B/QLKT ngày 01/8/1984 của Bộ trưởng Bộ Lâm nghiệp (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn); Dữ liệu cơ sở ban đầu là kết quả kiểm kê rừng đã được công bố tại Quyết định 03/2001/QĐ-TTg ngày 5/1/2001 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt kết quả tổng kiểm kê rừng toàn quốc;
- Đơn vị cơ sở theo dõi và cập nhật là lô trạng thái. Đơn vị thống kê là tiểu khu rừng, xã, huyện, tỉnh và toàn quốc;
- Số liệu thu thập ở thực địa phải được cập nhật vào cơ sở dữ liệu và bản đồ rừng cấp xã tỷ lệ 1/25.000. Một số địa phương có điều kiện thì sử dụng bản đồ cấp xã tỷ lệ 1/10.000;
- Việc theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp cần được ứng dụng công nghệ thông tin cụ thể như: Phần mềm cơ sở dữ liệu (DBR), Phần mềm xử lý bản đồ (MapInfo, Microstation), phần mềm xử lý ảnh viễn thám (PCI, ERDAS). Các phần mềm này được quản lý, sử dụng thống nhất trong toàn quốc, bảo đảm tính tích hợp dữ liệu từ địa phương tới trung ương.
5.   GIS và công tác quản lý và hoạch định chính sách:
GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách. Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc. Trung tâm tích hợp dữ liệu, quản lý các cơ sở dữ liệu cơ bản trên nền GIS và có thể tích hợp vào các không gian của các cơ sở dữ liệu chuyên ngành khác là nơi cung cấp thông tin tổng hợp nhất phục vụ các nhà hoạch định chính sách.
Một cách tiếp cận mới trong nghiên cứu hoạch định chiến lược, chính sách nông nghiệp là dựa trên hệ thông tin địa lý đa cấp độ. Với mục tiêu (i) khái quát hoá tính đa dạng nông nghiệp-sinh thái và kinh tế-xã hội, (ii) tổng hợp các dữ liệu không đồng nhất (đa thời điểm, đa nguồn gốc và có độ phân giải khác nhau) trong một cơ sở kiến thức chung và (iii) xác định các vùng đồng nhất xét theo góc độ các vấn đề phát triển.
Kết quả nghiên cứu đem lại sự phân loại các vấn đề phát triển, sự phù hợp giữa giải pháp đề xuất và nơi tiếp nhận sẽ là cơ sở khoa học và khách quan hỗ trợ cho các nhà quy hoạch, quản lý ra quyết định.

Phương pháp để đạt mục tiêu trên là kết hợp giữa (i) kết quả nghiên cứu chuyên khảo khác nhau từ các cơ quan nghiên cứu, (ii) các dữ liệu thứ cấp, thống kê chuyên ngành và (iii) cơ sở dữ liệu GIS.
Chính phương pháp này cho phép nhà quản lý “quan sát” một cách tổng hợp và chi tiết động thái biến đổi thuộc lĩnh vực quản lý và vì thế sẽ có được quyết định khoa học, chính xác.
 

Thông tin GIS cung cấp cho người sử dụng hướng thay đổi của dữ liệu trong một lãnh thổ theo thời gian, đồng thời xác định những gì có thể xảy ra khi có sự thay đổi dữ liệu đó. Dữ liệu bản đồ gắn chặt với thế giới thực và luôn được bổ sung những thông tin mới, vì thế CSDL trên nền GIS cung cấp thông tin trực quan, thuận tiện và cùng một lúc cho phép người sử dụng nhiều thông tin một cách tổng hợp để có được kết luận một cách tổng quan phù hợp với mục đích của mình.
Sản xuất nông lâm nghiệp sẽ có thể trở nên đơn giản, dễ dàng hơn với việc sử dụng GIS. Thật tuyệt vời khi trên bàn làm việc toàn bộ thông tin về nông lâm nghiệp được thể hiện trên bản đồ, các nhà hoạch định chính sách, các nhà đầu tư sẽ dễ dàng có những quyết định phù hợp và chính xác.

B. ỨNG DỤNG GIS TRONG THUỶ LỢI:
Do đặc tính thay đổi theo không gian và thời gian của nguồn nước, công nghệ GIS đã được minh chứng là một công cụ hữu ích cho việc quản lý, dự báo và qui hoạch nguồn nước. Dưới đây sẽ tóm tắt lại các ứng dụng chính của GIS trong lĩnh vực thuỷ lợi.
1. Trong quản lý và qui hoạch lưu vực sông:
Việc phân tích và quy hoạch nguồn nước trước kia rất mất nhiều thời gian và công sức, nhưng ngày nay công nghệ GIS đã giúp khắc phục các nhược điểm đó. Khái niệm quy hoạch nguồn nước đã được mở rộng không chỉ là quy hoạch mà còn dự báo, quản lý hiệu quả và đáp ứng nhanh với sự thay đổi nhu cầu của các ngành dùng nước cũng như sự biến đổi của nguồn tự nhiên này.
Viện Quy hoạch Thuỷ lợi Việt Nam đã ứng dụng công nghệ GIS trong rất nhiều dự án quy hoạch. Ứng dụng gần đây nhất là sử dụng mô hình thuỷ động lực học kênh hở MIKE 11 trong dự án quy hoạch sông Hồng. Ở Việt Nam, mô hình thuỷ động lực học kênh hở đã được đầu tư nghiên cứu hàng thập kỷ trước. Nhiều mô hình toán đã được xây dựng hoàn chỉnh  và đưa vào tính toán thực tế. Tuy nhiên, mô hình MIKE 11 có ưu điển nổi trội so với các mô hình khác là liên kết với GIS. Đây là loại mô hình toán sử dụng phương trình St. Venant, mô phỏng dòng chảy trong sông liên kết với vùng ngập lũ. Vì vậy nó có thể giúp các nhà quy hoạch hiển thị nhanh, rõ ràng các hoạt cảnh sử dụng nguồn nước trong tương lai.
Hơn thế nữa với sự trợ giúp của GIS, sự tham gia của các bên liên quan trong quá trình quy hoạch sẽ rất thuận lợi. GIS sẽ giúp các nhà quy hoạch hiển thị các ý kiến đóng góp một cách rõ ràng trên bản đồ.
Ứng dụng mô hình này, hệ thống lưu vực sông Hồng – sông Thái Bình được mô phỏng thành mạng sông tính toán, được số hoá trên cơ sở ảnh vệ tinh lưu vực sông Hồng theo hệ toạ độ UTM WGS 84 vùng 48 N. Đầu vào của mô hình là các số liệu về đặc tính hệ thống cùng với sô liệu của nguồn nước vào ra trên toàn hệ thống. Kết quả mô hình giúp các nhà quy hoạch định lượng hiệu quả của các phương án phát triển nguồn nước trong các giai đoạn phát triển 2010, 2020 và 2040.
2. Dự báo xói lở, biến đổi lòng dẫn trong sông
Công nghệ viễn thám - GIS đã được ứng dụng nhiều trong dự báo sạt lở bờ sông biển hiện nay ở Việt Nam. Như công nghệ GIS - Viễn thám  được ứng dụng để đánh giá tình hình biến động lòng dẫn hạ lưu sông Thu Bồn do trường Đại học thuỷ lợi thực hiện. Thông qua phần mền xử lý ảnh và hệ thống thông tin địa lý GIS, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, bản đồ địa hình và các tài liệu liên quan khác được giải đoán thông tin. Bản đồ địa hình,  ảnh vệ tinh chụp hiện trạng đoạn hạ lưu sông Thu Bồn ở những thời gian khác nhau 1965, 1981, 1988, 1996 được giải mã bằng các công cụ GIS và viễn thám. Dựa trên kết quả này, tình hình diễn biến lòng sông qua các giai đoạn được phân tích, so sánh. Từ đó, có thể đưa ra một số định hướng nhằm hạn chế xói lở và biến đổi lòng dẫn.
3. Phòng chống bão
Mới đây, công nghệ GIS và Viễn thám đã giúp người Mỹ chủ động phòng chống và đối phó khá hiệu quả với cơn bão thế kỷ Katrina. Nhờ các công nghệ này, tất cả chúng ta đều có thể gần như tận mắt theo dõi quá trình hình thành và đường đi của các cơn bão trên truyền hình. Công nghệ GIS và Viễn thám không chỉ được ứng dụng để mô tả bản chất, dự báo đường đi, phạm vi ảnh hưởng của bão, mà nhờ một vài công cụ bản đồ trực tuyến, internet và hệ thống định vị toàn cầu (GPS),  chúng ta có thể quan sát toàn bộ địa cầu một cách dễ dàng; đồng thời có thể dẫn đường cho các phương tiện giao thông có thể đến bất kỳ nơi nào  trên trái đất.
4. Cảnh báo lũ
Lũ là hiện tượng thiên tai gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến rất nhiều vùng, nhiều quốc gia từ năm này đến năm khác. Lũ gây thiệt hại về người, về của cũng như suy giảm môi trường sinh thái. Lũ không thể tránh được hoàn toàn nhưng thiệt hại do lũ có thể giảm thiểu. Hầu hết trong các vùng và quốc gia có nhiều lũ xuất hiện thì công tác giảm thiệt hại được xác định là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu. Các biện pháp thực hiện bao gồm cả biện pháp công trình và phi công trình. Cảnh báo lũ là một biện pháp phi công trình quan trọng nhằm giảm thiệt hạt về người, mùa màng và tài sản khi lũ xuất hiện. Ứng dụng GIS trong cảnh báo lũ được thực hiện ở khắp các vùng, các quốc gia trên thế giới.
Trường Đại học Thuỷ lợi đã ứng dụng các loại mô hình toán và hệ thống GIS vào cảnh báo lũ và ngập lụt cho vùng đồng bằng các sông lớn miền Trung nhằm giảm thiểu những ảnh hưởng của thiên tai lũ lụt cho nhân dân trong vùng. Với các tỉnh miền Trung, để cảnh báo lũ cần xây dựng một cở sở dữ liệu về nguy cơ ngập lụt ứng với các cấp mực nước tại các trạm thuỷ văn nằm ở hạ lưu sông, sau đó xây dựng các phương án dự báo lũ nhanh cho các trạm này, và so sánh mực nước dự báo với mực nước tương ứng của các bản đồ ngập lụt để cảnh báo nguy cơ ngập lụt. Sơ đồ cảnh báo lũ và ngập lụt cho các sông ở miền Trung như hình 15.


 Một loạt các bản đồ ngập lụt ứng với các kịch bản mực nước khác nhau được xây dựng. Áp dụng phân tích không gian, và 3D trong GIS ta có thể phân tích, tính toán những ảnh hưởng của lũ lụt theo từng kịch bản mực nước để có thể cảnh báo lũ cho dân.
Bangladesh là một trong những quốc gia phải chịu thiệt hại rất nhiều do lũ gây ra, cũng đã sử  dụng công nghệ này để xây dựng hệ thống cảnh báo lũ sớm. Mô hình MIKE do Viện Thuỷ lực Đan Mạch phát triển đã được ứng dụng trong hệ thống này. Các kỹ thuật đã được sử dụng để dự báo mức nước lũ tại các địa phương và lưu lượng dòng chảy trong sông. Dự báo này có thể được sử dụng để xây dựng chiến lược điều hành cho hoạt động hồ chứa – công trình điều hành giảm lũ cho hạ lưu. Hơn thế nữa, nó tạo nền tảng để cảnh báo lũ cho chính quyền địa phương và nhân dân trong vùng.
Để cảnh báo, bản đồ ngập lụt đã được xây dựng từ kết quả mực nước dự báo trong mô hình. Sự giao cắt giữa bản đồ ngập lụt và các bản đồ định cư, bản đồ sử dụng đất sẽ vạch ra được biên giới các vùng ngập lụt. Kết quả của mô hình đã tạo ra được hệ thống cảnh báo lũ sớm, ví dụ như cảnh báo lũ trước 72, 48 và 24 giờ. Hơn thế nữa, nó còn giúp các nhà quản lý có thể quyết định tìm ra phương án tốt nhất để đối phó với lũ. Chẳng hạn như vấn đề di dân khi lũ đến, các nhà phân tích có thể tìm được con đường thuận tiện nhất khi di dân từ vị trí này đến vị trí khác. Hoặc khi người dân gặp nạn, có thể tìm ra con đường nhanh nhất để đưa nạn nhân tới bệnh viện.
Ứng dụng khác của GIS là cảnh báo lũ quét trên các vùng núi. Một bản đồ GIS được lập tại các vùng núi sẽ xác định được các yếu tố như mức độ rừng bị phá, độ dốc, diện tích của các sườn núi... Từ các thông tin này, máy tính có thể tính toán, dự đoán ra những khu vực có nguy cơ sạt lở đất, bị lũ quét cao, ước tính được với lưu lượng mưa bao nhiêu, thời gian bao lâu thì có nguy cơ xảy ra lũ quét. Từ các dự đoán đó, địa phương sẽ có thể di dời các khu dân cư ra khỏi vùng nguy hiểm, hoặc dự báo sớm về các khả năng thiên tai xảy ra.
5. Phòng chống hạn
Viễn thám và GIS đã được coi là một công cụ phổ biến trong xây dựng các thông tin về vùng bị hạn và sự xuất hiện của hạn. Ví dụ, trường đại học Khon Kaen, Thái Lan đã ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám để mô hình hoá các khu vực hạn thuộc vùng Đông Bắc của nước này. Vùng Đông Bắc Thái Lan có tổng diện tích tự nhiên vào khoảng 170,000 km2, chiếm 1/3 diện tích lãnh thổ. Mô hình này đã được phát triển để xây dựng bản đồ hạn.
GIS đã được sử dụng để xây dựng các lớp bản đồ hạn ứng với các nguyên nhân gây hạn khác nhau. Hạn được coi là hàm của lượng mưa, chế độ thuỷ văn và đặc điểm địa hình trong vùng, 3 lớp bản đồ tương ứng với 3 nguyên nhân gây hạn đã được xây dựng. Mỗi lớp bao gồm các đặc điểm địa lý và thuộc tính của nó được dùng làm các dữ liệu đầu vào để phân tích. Ví dụ, thiếu nước do điều kiện khí tượng được phân tích dựa vào lượng mưa trung bình năm của 15 năm nhỏ nhất tại 264 trạm đo. Thiếu nước do chế độ thuỷ văn được phân tích dựa vào chu trình nước mặt, vùng được tưới, mật độ của sông suối, chất lượng và khối lượng nước ngầm. Thiếu nước do đặc điểm địa hình được xây dựng kết hợp từ các thông tin không gian về loại đất, điều kiện tiêu thoát và sử dụng đất. Các thông tin này được thu thập thực tế và ảnh Landsat TM,  bao gồm lượng nước mặt, sử dụng đất, loại đất và tình trạng tiêu thoát. Một phần khác là từ các bản đồ của cơ quan Chính phủ.
6. Cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý:
Trong công tác quản lý công trình thuỷ lợi, GIS đã được sử dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu. Bản chất của cơ sở dữ liệu GIS là một nhóm xác định các dữ liệu được tổ chức trong một cấu trúc của phần mềm quản lý, trong đó bao gồm các dữ liệu không gian và phi không gian. Số liệu không gian dùng để diễn tả bản đồ trong khuôn dạng hiểu được của máy tính. Đây là những thông tin mô tả đặc tính hình học của đối tượng địa lý trong thế giới thực như vị trí, kích thước. Số liệu phi không gian là những mô tả về đặc điểm, đặc tính và các hiện tượng xảy ra tại một vị trí địa lý xác định.
Ứng dụng GIS, Viện Khoa học thuỷ lợi miền Nan đã xây dựng CSDL phục vụ công tác quản lý và khai thác nguồn nước vùng đồng bằng sông Cửu Long. Số liệu không gian ở đây là hệ thống bản đồ 1/50.000, trong đó hiển thị các điểm cao độ, đường giao thông, sông suối, mạng lưới các trạm khí tượng - thuỷ văn, vị trí các công trình thuỷ lợi. Số liệu thuộc tính là các thông tin như độ cao, thông số kỹ thuật của sông kênh, số liệu đo đạc của các trạm khí tượng thuỷ văn, tài liệu liên quan đến công trình thuỷ lợi, các dự án thuỷ lợi.
Với cơ sở dữ liệu này, các nhà quản lý có thể truy cập số liệu cả theo không gian và theo thuộc tính. Theo không gian, người dùng có thể chọn lớp thông tin truy cập bằng cách nhấp chuột vào các đối tượng trên màn hình, chương trình sẽ tự liên kết đến cơ sở dữ liệu chứa các thông tin liên quan và tạo ra một báo cáo về kết quả cần tìm. Bằng phương pháp truy cập theo thuộc tính, người dùng thay vì chọn các đối tượng trên màn hình thì sẽ chọn đối tượng theo danh sách được thống kê trên màn hình.
Cục Quản lý đê điều và Phòng chống lụt bão đã chỉ đạo xây dựng chương trình quản lý dữ liệu cơ bản hệ thống đê điều trên máy tính với công nghệ GIS. Trong chương trình này, số liệu nền là các lớp bản đồ cơ bản được số hoá. Các số liệu quản lý bao gồm: (1) các công trình đê điều hiện có như đê, kè, cống, kho vật tư phòng chống lụt bão, trụ sở đội quản lý đê, trạm thuỷ văn. Các công trình này được số hoá trực tiếp bằng các phần mềm chuyên dụng. (2) Các số liệu mặt cắt địa hình, địa chất (mặt cắt dọc và mặt cắt ngang) được nhập vào chương trình và chương trình sẽ tự động vẽ các mặt cắt. (3) Các dữ liệu sự cố, diễn biến lòng sông, đoạn đê đã được trồng tre chống sóng, đoạn đê đã được khoan phụt vữa, đoạn đê két hợp giao thông... được nhập theo dạng bảng dữ liệu và chương trình tự động tìm đến vị trí xác định trên bản đồ.
Với ứng dụng này chương trình đã được ứng dụng tốt trong công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai. Chẳng hạn như các nhà quản lý có thể theo dõi các công trình sự cố, các công trình được tu bổ hàng năm, các mặt cắt địa hình địa chất để hỗ trợ cho việc tu bổ và nâng cấp đê.