Công nghệ viễn thám – giải pháp nâng cao hiệu quả quản trị tài nguyên nước trong Chiến lược đến năm 2035, tầm nhìn đến năm 2075

Nếu Chiến lược năm 2006 được xây dựng trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, tập trung vào hoàn thiện thể chế, điều tra cơ bản, quan trắc, quy hoạch, cấp phép, khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên nước thì sau hai thập niên, yêu cầu đặt ra đã có sự thay đổi căn bản. Báo cáo tổng kết cho thấy hầu hết các nhiệm vụ, đề án ưu tiên của Chiến lược đã được triển khai, góp phần hoàn thiện hệ thống pháp luật, nâng cao năng lực điều tra cơ bản, quan trắc, lập quy hoạch, cấp phép khai thác, sử dụng nước và phát triển hạ tầng kỹ thuật ngành nước. Hồ sơ tổng kết được xây dựng trên cơ sở tổng hợp 47 báo cáo của các bộ, ngành, địa phương và các lĩnh vực liên quan, qua đó phản ánh khá toàn diện những kết quả cũng như những hạn chế sau 20 năm thực hiện.

Nhưng cùng với những kết quả đó, thực tiễn quản lý tài nguyên nước đang xuất hiện những vấn đề ngày càng phức tạp. Nguồn nước phân bố không đều theo không gian và thời gian; lượng nước tập trung lớn vào mùa mưa trong khi mùa khô nhiều khu vực lại thiếu nước, hạn hán và xâm nhập mặn. Sự cạnh tranh về nước giữa nông nghiệp, công nghiệp, đô thị, thủy điện và yêu cầu duy trì dòng chảy sinh thái ngày càng rõ nét. Nhiều đoạn sông chịu áp lực ô nhiễm lớn; khai thác nước dưới đất quá mức tại một số khu vực đô thị và ven biển làm gia tăng nguy cơ suy giảm nguồn nước, sụt lún và nhiễm mặn tầng chứa nước. Trong khi đó, hệ thống quan trắc tự động, liên tục chưa phủ kín và chưa đồng bộ, còn việc ứng dụng các công nghệ hiện đại như ảnh vệ tinh và radar thời tiết chưa được phổ cập sâu rộng.

Những hạn chế này cho thấy bài toán của ngành nước hiện nay không còn đơn thuần là “có bao nhiêu nước” mà là phải biết nguồn nước đang ở đâu, biến động như thế nào, chất lượng ra sao, được khai thác và sử dụng ở mức nào, những khu vực nào đang có nguy cơ thiếu nước hoặc suy thoái, và trong những kịch bản khác nhau thì nguồn nước có thể đáp ứng được nhu cầu phát triển đến đâu. Muốn trả lời những câu hỏi đó, phương thức quản lý dựa chủ yếu vào các đợt điều tra, quan trắc và tổng hợp số liệu định kỳ sẽ ngày càng khó đáp ứng.

Đây chính là lý do dự thảo Chiến lược tài nguyên nước quốc gia đến năm 2035, tầm nhìn đến năm 2075 đặt ra một bước chuyển quan trọng: xây dựng nền quản trị tài nguyên nước hiện đại, tổng hợp theo lưu vực sông, dựa trên dữ liệu, khoa học, công nghệ và chuyển đổi số; bảo đảm an ninh nguồn nước quốc gia, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Từ quản lý nguồn nước đến quản trị bằng dữ liệu

Điểm mới đáng chú ý của Chiến lược lần này là dữ liệu được đặt ở vị trí trung tâm của phương thức quản trị. Dự thảo xác định mục tiêu xây dựng, vận hành và hoàn thiện Hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu tài nguyên nước quốc gia theo hướng đồng bộ, hiện đại, bảo mật và liên thông; chuyển từ quản lý dữ liệu tĩnh sang quản trị dữ liệu số theo thời gian thực. Hệ thống phải được cập nhật thường xuyên với dữ liệu điều tra cơ bản, khai thác và sử dụng nước, xả thải, chất lượng môi trường nước, khí tượng thủy văn, thanh tra, kiểm tra và các nguồn dữ liệu liên quan.

Đây là một thay đổi có ý nghĩa rất lớn đối với lĩnh vực viễn thám. Bởi trong mô hình quản lý truyền thống, dữ liệu viễn thám thường được sử dụng để lập bản đồ hiện trạng hoặc phục vụ một nhiệm vụ điều tra cụ thể. Trong mô hình quản trị tài nguyên nước dựa trên dữ liệu, ảnh vệ tinh và các sản phẩm viễn thám có thể trở thành một lớp dữ liệu thường xuyên trong hệ thống thông tin quốc gia, được cập nhật theo chuỗi thời gian và kết nối với các nguồn dữ liệu quan trắc khác.

Ưu thế lớn nhất của viễn thám trong trường hợp này là khả năng quan sát trên phạm vi rộng và lặp lại theo thời gian. Nếu trạm quan trắc cung cấp thông tin chính xác tại một điểm, thì ảnh vệ tinh có thể bổ sung thông tin về diễn biến trên cả khu vực rộng lớn. Hai phương thức không cạnh tranh với nhau mà bổ trợ cho nhau: quan trắc mặt đất cung cấp số liệu kiểm chứng, hiệu chỉnh; viễn thám mở rộng phạm vi quan sát; mô hình và AI kết nối các nguồn dữ liệu để tạo ra thông tin phục vụ dự báo và quyết định.

Dự thảo Chiến lược đã thể hiện khá rõ định hướng này khi đặt mục tiêu xây dựng hệ thống quản trị tài nguyên nước thông minh trên nền tảng công nghệ số, Big Data, AI và IoT; đồng thời đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng viễn thám, UAV, vệ tinh, cảm biến thông minh, Digital Twin và GIS nhằm hiện đại hóa công tác quản lý, bảo vệ, khai thác và sử dụng bền vững tài nguyên nước.

Như vậy, cơ hội của viễn thám không chỉ nằm ở việc cung cấp thêm một nguồn dữ liệu cho ngành nước. Cơ hội lớn hơn là tham gia vào quá trình hình thành một hệ sinh thái dữ liệu mới, trong đó dữ liệu vệ tinh được tích hợp với dữ liệu khí tượng thủy văn, quan trắc tài nguyên nước, môi trường, đất đai, địa chất, công trình thủy lợi và các dữ liệu kinh tế - xã hội để tạo ra bức tranh thống nhất về nguồn nước trên từng lưu vực.

Mở rộng khả năng quan sát những biến động của nguồn nước

Khi dữ liệu trở thành nền tảng của quản trị, thế mạnh của viễn thám sẽ được phát huy rõ nhất ở những lĩnh vực mà phạm vi không gian lớn, biến động nhanh và mạng lưới quan trắc mặt đất khó bao phủ đầy đủ.

Một trong những yêu cầu rất cụ thể của dự thảo Chiến lược là xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định điều hòa, phân phối tài nguyên nước, trong đó bản đồ hiện trạng khu vực thiếu nước được cập nhật theo chu kỳ 10 ngày và có khả năng dự báo đến 6 tháng tiếp theo để phục vụ kế hoạch sử dụng nước tiết kiệm, hiệu quả.

Để thực hiện yêu cầu này, cần kết hợp nhiều loại dữ liệu. Ảnh vệ tinh có thể cung cấp thông tin về trạng thái mặt nước, độ ẩm bề mặt, tình trạng thảm thực vật và biến động sử dụng đất; dữ liệu khí tượng cung cấp thông tin về mưa, nhiệt độ và bốc thoát hơi; số liệu thủy văn cho biết dòng chảy, mực nước; còn mô hình và AI giúp phân tích, dự báo. Trong chuỗi đó, viễn thám đảm nhiệm một lớp thông tin không gian quan trọng, giúp biến những số liệu rời rạc thành các bản đồ thể hiện được sự phân bố và diễn biến của tình trạng thiếu nước.

Cách tiếp cận này đặc biệt có ý nghĩa đối với các khu vực thường xuyên chịu hạn hán, thiếu nước và xâm nhập mặn. Dự thảo xác định đồng bằng sông Hồng, lưu vực Vu Gia - Thu Bồn, lưu vực sông Ba và Đồng bằng sông Cửu Long là những khu vực cần ưu tiên chuyển dịch phương thức quan trắc từ thủ công sang tự động. Đây đồng thời cũng là những khu vực có thể tạo ra các bài toán ứng dụng viễn thám có tính điển hình, sau đó nhân rộng sang các lưu vực khác.

Tương tự, đối với hồ chứa, đất ngập nước, vùng ven biển hay hành lang sông, chuỗi ảnh vệ tinh có thể hỗ trợ theo dõi sự thay đổi diện tích mặt nước, đường bờ, vùng ngập và các biến động sử dụng đất xung quanh. Khi kết hợp với UAV và kiểm tra thực địa, dữ liệu viễn thám có thể trở thành công cụ giúp cơ quan quản lý xác định nhanh những khu vực có biến động bất thường để tổ chức kiểm tra chuyên sâu.

Điều quan trọng là chuyển từ cách tiếp cận “lập bản đồ khi có nhiệm vụ” sang “theo dõi biến động liên tục”. Khi đó, giá trị của viễn thám không nằm ở một tấm ảnh hay một bản đồ riêng lẻ mà nằm ở chuỗi thông tin theo thời gian, cho phép nhận diện xu hướng trước khi vấn đề trở nên nghiêm trọng.

Cơ hội lớn hơn nằm ở việc kết nối viễn thám với AI, Big Data và Digital Twin

Nếu chỉ sử dụng ảnh vệ tinh để quan sát hiện trạng, tiềm năng của viễn thám vẫn chưa được khai thác đầy đủ. Cơ hội lớn nhất trong giai đoạn mới là kết hợp viễn thám với AI, Big Data, GIS, IoT và mô hình số để hình thành các công cụ hỗ trợ quyết định.

Dữ liệu vệ tinh có thể được cập nhật vào kho dữ liệu lớn; AI có thể tự động phát hiện sự thay đổi của mặt nước, lớp phủ, sử dụng đất hoặc những khu vực có dấu hiệu bất thường; GIS liên kết các thông tin này với mạng lưới sông, hồ, trạm quan trắc và địa giới; mô hình thủy văn - thủy lực sử dụng dữ liệu tổng hợp để mô phỏng các kịch bản; Digital Twin tiến tới tạo ra một mô hình số của lưu vực, cho phép đánh giá tác động của các phương án điều tiết, khai thác hoặc sử dụng nước.

Trong mô hình đó, viễn thám trở thành một trong những “lớp cảm nhận” của hệ thống quản trị tài nguyên nước. Hệ thống không chỉ trả lời câu hỏi hiện trạng đang như thế nào mà tiến tới trả lời các câu hỏi quan trọng hơn: nếu lượng mưa giảm, nếu hạn hán kéo dài, nếu mực nước hồ giảm, nếu diện tích canh tác thay đổi hoặc nếu xâm nhập mặn tiến sâu hơn thì nguồn nước và nhu cầu sử dụng nước sẽ biến động ra sao.

Định hướng này cũng phù hợp với Kế hoạch khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo của Bộ Nông nghiệp và Môi trường giai đoạn 2026-2030, trong đó xác định các hệ thống dữ liệu lớn, AI, IoT, viễn thám, GIS và bản sao số là những công nghệ chiến lược phục vụ quản trị nông nghiệp, tài nguyên và môi trường; đồng thời đặt yêu cầu xây dựng, chuẩn hóa và kết nối các cơ sở dữ liệu chuyên ngành.

Như vậy, Chiến lược tài nguyên nước mới tạo ra một cơ hội đặc biệt: viễn thám không còn đứng riêng trong lĩnh vực đo đạc, bản đồ hay quan sát Trái đất mà có thể trở thành một thành phần của hạ tầng số phục vụ quản trị tài nguyên nước.

Từ phát hiện biến động đến giám sát và hậu kiểm

Một cơ hội khác có ý nghĩa đối với quản lý nhà nước là sử dụng viễn thám để chuyển một phần phương thức kiểm tra, giám sát từ bị động sang chủ động.

Dự thảo Chiến lược đặt mục tiêu vận hành hiệu quả hệ thống giám sát khai thác tài nguyên nước, hệ thống theo dõi vận hành liên hồ chứa và đẩy mạnh quan trắc tự động. Đồng thời, định hướng đến năm 2035 là tăng cường quản trị tài nguyên nước dựa trên dữ liệu, công nghệ số và giám sát theo thời gian thực.

Trong bối cảnh đó, dữ liệu viễn thám có thể giúp phát hiện các biến động về mặt nước, sử dụng đất, khu vực xây dựng mới, biến động bờ sông, vùng ngập hoặc những thay đổi khác cần được kiểm tra. Cơ quan quản lý không nhất thiết phải sử dụng viễn thám để kết luận ngay về một hành vi vi phạm; thay vào đó, dữ liệu có thể đóng vai trò công cụ sàng lọc và cảnh báo, xác định nơi nào có dấu hiệu bất thường để tổ chức kiểm tra thực địa.

Cách làm này có thể giúp nâng cao hiệu quả hậu kiểm, giảm chi phí kiểm tra dàn trải và tập trung nguồn lực vào những khu vực có rủi ro cao. Đây là hướng đặc biệt phù hợp với một nền quản lý hiện đại, trong đó dữ liệu được sử dụng để phân tích rủi ro và phân bổ nguồn lực thay vì chỉ tổng hợp thông tin sau khi sự việc đã xảy ra.

Cơ hội đi cùng những thách thức không nhỏ

Tuy nhiên, việc Chiến lược xác định viễn thám là một trong những công nghệ cần đẩy mạnh ứng dụng không đồng nghĩa với việc các sản phẩm viễn thám sẽ tự động được tích hợp vào quản lý tài nguyên nước. Khoảng cách từ một công nghệ có tiềm năng đến một công cụ quản lý vận hành hiệu quả vẫn còn khá lớn.

Thách thức đầu tiên là chất lượng và tính đồng bộ của dữ liệu. Dữ liệu tài nguyên nước hiện vẫn có tình trạng phân tán, thiếu liên thông và chưa được cập nhật theo thời gian thực trên quy mô toàn lưu vực. Nếu dữ liệu viễn thám được tạo ra nhưng không có chuẩn chung, không có cơ chế kết nối và không được tích hợp vào hệ thống dữ liệu quốc gia thì rất dễ hình thành thêm những “kho dữ liệu” riêng thay vì giải quyết bài toán phân mảnh dữ liệu.

Thách thức thứ hai là độ chính xác và khả năng kiểm chứng. Viễn thám không thể thay thế hoàn toàn quan trắc tại chỗ. Mỗi sản phẩm từ ảnh vệ tinh đều cần được kiểm chứng, hiệu chỉnh và đánh giá độ tin cậy bằng số liệu thực địa. Vì vậy, phát triển viễn thám tài nguyên nước phải đi cùng với xây dựng mạng lưới dữ liệu kiểm chứng và các quy trình đánh giá chất lượng sản phẩm.

Thách thức thứ ba là chuyển từ sản phẩm công nghệ sang dịch vụ thông tin phục vụ quyết định. Một bản đồ đẹp, một bộ ảnh có độ phân giải cao hay một mô hình kỹ thuật phức tạp chưa chắc đã tạo ra giá trị quản lý nếu không trả lời được câu hỏi mà cơ quan quản lý cần. Viễn thám vì thế phải hướng tới các sản phẩm có chỉ tiêu, chu kỳ cập nhật và định dạng phù hợp với quy trình điều hành tài nguyên nước.

Thách thức thứ tư là nhân lực và năng lực phân tích liên ngành. Quản trị tài nguyên nước bằng viễn thám không chỉ cần chuyên gia viễn thám mà cần sự phối hợp giữa chuyên gia tài nguyên nước, khí tượng thủy văn, GIS, thủy văn - thủy lực, AI, dữ liệu lớn và quản trị dữ liệu. Đây là một lĩnh vực mà ranh giới giữa các ngành công nghệ ngày càng trở nên mờ hơn.

Thách thức tiếp theo là nguồn lực đầu tư và cơ chế duy trì vận hành. Xây dựng một hệ thống giám sát viễn thám có giá trị quản lý không chỉ cần kinh phí mua dữ liệu hoặc thiết bị, mà còn cần kinh phí duy trì chuỗi dữ liệu, hạ tầng tính toán, phần mềm, nhân lực, kiểm chứng và cập nhật thuật toán. Nếu chỉ đầu tư theo từng dự án ngắn hạn mà thiếu cơ chế vận hành lâu dài, hệ thống rất dễ mất tính liên tục.

Một thách thức khác có tính chiến lược là khả năng làm chủ công nghệ và dữ liệu. Khi quản trị tài nguyên nước ngày càng phụ thuộc vào dữ liệu số và các hệ thống tự động, việc chủ động về nguồn dữ liệu, năng lực xử lý, công nghệ phân tích và hạ tầng lưu trữ có ý nghĩa ngày càng lớn đối với an ninh nguồn nước. Vì vậy, phát triển năng lực viễn thám trong nước không chỉ là câu chuyện khoa học công nghệ mà còn liên quan đến khả năng bảo đảm tính chủ động của hệ thống thông tin phục vụ quản lý nhà nước.

Cần một chương trình ứng dụng viễn thám cho tài nguyên nước

Từ những cơ hội và thách thức trên, một yêu cầu đặt ra là việc triển khai Chiến lược cần cụ thể hóa vai trò của viễn thám thành các nhiệm vụ có sản phẩm, lộ trình và cơ chế phối hợp rõ ràng. Thay vì chỉ xác định viễn thám trong danh mục các công nghệ cần khuyến khích ứng dụng, cần từng bước hình thành các nhóm sản phẩm và dịch vụ thông tin viễn thám phục vụ trực tiếp các mục tiêu của Chiến lược.

Trước hết có thể ưu tiên những bài toán cấp thiết và có khả năng tạo ra hiệu quả rõ ràng như giám sát hạn hán, thiếu nước; theo dõi xâm nhập mặn; giám sát biến động mặt nước hồ, sông và đất ngập nước; theo dõi thay đổi sử dụng đất trong lưu vực; hỗ trợ giám sát hành lang nguồn nước; giám sát các khu vực có nguy cơ sạt lở bờ sông, bờ hồ; hỗ trợ cập nhật bản đồ hiện trạng và nguy cơ liên quan đến nguồn nước.

Từ các bài toán cụ thể đó, có thể hình thành các chuỗi dữ liệu quốc gia, các quy trình chuẩn và các hệ thống cung cấp thông tin thường xuyên. Khi đã có dữ liệu và quy trình ổn định, AI và Digital Twin mới có điều kiện phát huy hiệu quả để tiến tới dự báo và hỗ trợ ra quyết định.

Cách tiếp cận này cũng phù hợp với mục tiêu của Chiến lược về xây dựng Hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu tài nguyên nước quốc gia theo nguyên tắc “đúng, đủ, sạch, sống, tập trung, thống nhất, dùng chung”. Trong hệ thống đó, dữ liệu viễn thám cần được coi là một nguồn dữ liệu có khả năng cập nhật thường xuyên, được chuẩn hóa và liên thông, chứ không phải các sản phẩm độc lập của từng dự án.

Việc phối hợp gữa Cục Viễn thám quốc gia và Cục Quản lý Tài nguyên nước trong thời gian vừa qua đã khẳng định vai trò của lĩnh vực viễn thám trong quá trình thực thi nhiệm vụ quản lý tài nguyên nước cũng như hoàn thiện khung chính sách trong quản trị tài nguyên nước. Đây là cơ sở thuận lợi để tăng cường phối hợp giữa cơ quan quản lý tài nguyên nước, cơ quan viễn thám, khí tượng thủy văn, môi trường, đất đai, thủy lợi và các đơn vị nghiên cứu, doanh nghiệp công nghệ.

Từ “quan sát” đến “chủ động quản trị nguồn nước”

Tổng kết 20 năm thực hiện Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020 cho thấy Việt Nam đã xây dựng được những nền tảng quan trọng về thể chế, điều tra cơ bản, quan trắc và quản lý tài nguyên nước. Nhưng bối cảnh mới đang đặt ra yêu cầu phải đi xa hơn. Không chỉ cần biết nguồn nước hiện có bao nhiêu mà phải theo dõi được biến động của nó; không chỉ phát hiện thiếu nước khi đã xảy ra mà phải nhận diện nguy cơ sớm; không chỉ quản lý từng công trình, từng địa phương mà phải nhìn nhận toàn bộ lưu vực trong mối quan hệ giữa nguồn nước, nhu cầu sử dụng, môi trường và phát triển kinh tế - xã hội.

Dự thảo Chiến lược tài nguyên nước quốc gia đến năm 2035, tầm nhìn đến năm 2075 đã đặt nền móng cho sự thay đổi đó khi hướng tới nền quản trị tài nguyên nước hiện đại, dựa trên dữ liệu, khoa học, công nghệ và chuyển đổi số. Mục tiêu xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên nước quốc gia, quản trị thông minh, quan trắc tự động, hệ thống hỗ trợ quyết định và mô hình số sẽ tạo ra không gian ứng dụng rất lớn cho các công nghệ quan sát Trái đất.

Trong không gian đó, viễn thám có một lợi thế đặc biệt: khả năng mở rộng phạm vi quan sát vượt ra ngoài mạng lưới điểm đo, cung cấp chuỗi dữ liệu liên tục về không gian và thời gian, đồng thời kết nối được với GIS, AI, Big Data, IoT và Digital Twin. Nếu được chuẩn hóa và tích hợp đúng cách, viễn thám có thể góp phần biến những biến động của nguồn nước thành dữ liệu có thể quan sát, phân tích và cảnh báo.

Tuy nhiên, để cơ hội trở thành năng lực thực tế, cần đồng thời giải quyết bài toán về dữ liệu, tiêu chuẩn, kiểm chứng, hạ tầng, nhân lực, nguồn lực đầu tư và cơ chế phối hợp liên ngành. Quan trọng hơn, cần thay đổi cách tiếp cận: không coi viễn thám đơn thuần là một công nghệ tạo ra ảnh hoặc bản đồ, mà coi đây là một thành phần của hạ tầng thông tin phục vụ quản trị tài nguyên nước.

Đó có lẽ là điểm khác biệt quan trọng giữa giai đoạn trước và giai đoạn mới. Hai mươi năm trước, yêu cầu lớn là xây dựng nền tảng quản lý tài nguyên nước. Hai mươi năm tới, yêu cầu sẽ là xây dựng năng lực quản trị nguồn nước có khả năng quan sát rộng hơn, cập nhật nhanh hơn, phân tích sâu hơn và dự báo sớm hơn.

Với tầm nhìn đến năm 2075 hướng tới một nền quản trị tài nguyên nước tiên tiến, chủ động trước lũ lụt, hạn hán, xâm nhập mặn, ô nhiễm, suy thoái và biến đổi khí hậu, việc phát triển năng lực viễn thám gắn với hệ thống dữ liệu tài nguyên nước quốc gia không chỉ là một lựa chọn về công nghệ. Đây là một trong những điều kiện để chuyển từ quản lý nguồn nước theo cách phản ứng với những gì đã xảy ra sang chủ động nhận diện, dự báo và điều hành nguồn nước trên nền dữ liệu.

Và nếu được tổ chức thành một hệ thống thống nhất, trong đó vệ tinh, UAV, quan trắc mặt đất, GIS, AI, Big Data và các mô hình số cùng vận hành trên một nền dữ liệu dùng chung, viễn thám sẽ không chỉ “nhìn thấy” sự thay đổi của nguồn nước. Quan trọng hơn, những thông tin đó có thể trở thành một phần của quá trình ra quyết định, góp phần nâng cao năng lực bảo đảm an ninh nguồn nước quốc gia trong giai đoạn phát triển mới.