Xây dựng hệ thống quản lý hạ tầng thông minh tỉnh Khánh Hòa sử dụng mô hình toán xác suất thống kê và GIS

Abstract

Công tác quản lý hạ tầng đô thị tại Việt Nam hiện nay vẫn còn nhiều hạn chế, chủ yếu mang tính phản ứng và thiếu cơ sở khoa học, dẫn đến hiệu quả sử dụng nguồn lực chưa cao. Nghiên cứu này xây dựng một hệ thống quản lý hạ tầng thông minh cho tỉnh Khánh Hòa bằng cách phát triển một khung phương pháp luận tích hợp, kết hợp mô hình xác suất thống kê và công nghệ GIS để dự báo sự xuống cấp và tối ưu hóa chiến lược bảo trì hạ tầng. Áp dụng cho trường hợp nghiên cứu điển hình là tuyến cao tốc Nha Trang – Cam Lâm, một mô hình Xích Markov đã được phát triển để mô phỏng quá trình suy thoái của mặt đường. Đối mặt với thách thức thiếu hụt dữ liệu lịch sử, đề tài đã sử dụng phương pháp đường cong suy giảm theo hàm mũ để ước tính ma trận xác suất chuyển đổi, qua đó tạo ra một bộ dữ liệu nền tảng đáng tin cậy. Dựa trên mô hình này, Quá trình Quyết định Markov được ứng dụng để đánh giá và so sánh ba kịch bản can thiệp chiến lược: Can thiệp sớm, Can thiệp muộn, và Không can thiệp. Một đóng góp quan trọng của nghiên cứu là việc xây dựng một khung đánh giá tác động toàn diện, không chỉ giới hạn ở chi phí của chủ sở hữu mà còn tích hợp và lượng hóa các chi phí xã hội. Kết quả phân tích định lượng chứng minh một cách thuyết phục rằng chiến lược "can thiệp sớm" là phương án tối ưu vượt trội. Đặc biệt, khi tích hợp đầy đủ các chi phí xã hội, chiến lược này không chỉ tối ưu về mặt tài chính mà còn tạo ra lợi ích ròng dương to lớn cho toàn xã hội, trong khi chiến lược không can thiệp gây ra những tổn thất khổng lồ. Nghiên cứu này cung cấp một công cụ hỗ trợ ra quyết định mạnh mẽ, cung cấp luận cứ khoa học vững chắc cho các cơ quan quản lý trong việc hoạch định chính sách, phân bổ ngân sách và chuyển dịch từ bảo trì phản ứng sang bảo trì chủ động. Khung phương pháp luận này có khả năng nhân rộng, góp phần vào sự phát triển hạ tầng bền vững tại Việt Nam.