GIS: Ứng dụng và Vai trò

Văn bản định nghĩa Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) là một hệ thống thông tin trên máy tính được thiết kế để thu thập, lưu trữ, xử lý, phân tích và hiển thị mọi dạng dữ liệu địa lý (có vị trí trên Trái Đất), nhằm hỗ trợ việc ra quyết định. GIS được nhấn mạnh là một hình thức đặc biệt của hệ thống thông tin, tập trung vào dữ liệu có tham chiếu không gian. Khả năng hiển thị dữ liệu dưới dạng bản đồ cũng được đề cập. Một ví dụ được đưa ra là thông tin về cổng trường Đại học Nông Lâm TP.HCM (Cách QL 1A 10m, Quận Thủ Đức, 10,87°N, 106,79°E). Ngoài ra, văn bản cũng đề cập đến bản đồ bùng phát đại dịch COVID-19 tính đến ngày 14 tháng 4 năm 2020 như một minh chứng cho khả năng ứng dụng của GIS. GIS được mô tả là một hệ thống tích hợp nhiều thành phần để tương tác với thông tin địa lý, không chỉ đơn thuần là phần mềm và không phải là hệ thống thông tin phi hình học. Văn bản cũng nhắc đến việc GIS xử lý và lưu trữ hai loại thông tin: không gian (mô tả vị trí) và thuộc tính (mô tả đặc điểm) của đối tượng.

Đoạn văn mô tả các thành phần cấu thành nên một hệ thống GIS. Về phần cứng, đó là các thiết bị kỹ thuật cần thiết cho việc vận hành GIS, bao gồm thiết bị nhập liệu (máy quét, bàn số hóa, bàn phím, chuột, micro), lưu trữ dữ liệu (CD/DVD, ổ cứng, đĩa mềm, băng từ), chạy phần mềm (CPU, RAM/ROM) và hiển thị/xuất dữ liệu (màn hình, máy in, máy vẽ, loa). Về dữ liệu, GIS sử dụng dữ liệu không gian, mô tả vị trí của đối tượng (tương đối hoặc tuyệt đối so với hệ tọa độ). Thành phần quan trọng khác là quy trình, bao gồm cách thức dữ liệu được nhập vào, quản lý, phân tích và trình bày. Quản lý dữ liệu và truy vấn dữ liệu, đặc biệt là truy vấn không gian (tìm kiếm đối tượng dựa trên quan hệ địa lý), cũng được đề cập. Cuối cùng, con người, bao gồm các vai trò như nhà quản trị GIS, quản trị viên cơ sở dữ liệu, chuyên gia phân tích, lập trình viên, đều là thành phần không thể thiếu.

Văn bản đề cập đến sự phát triển của GIS, liên kết chặt chẽ với nhiều ngành khoa học khác như địa lý học, bản đồ học, tin học, toán học, viễn thám, và GPS. Sự kết hợp này tạo nên công nghệ địa lý, được coi là một trong ba công nghệ chủ đạo của thế kỷ XXI. Việc ra đời GIS đầu tiên trên thế giới vào năm 1960 tại Canada và sự du nhập vào Việt Nam vào năm 1980 cũng được nêu ra. GIS được xem là một phần của ngành khoa học Trái Đất, và sự kết hợp GIS + GPS + Viễn thám tạo thành Công nghệ Địa lý. Khái niệm thông tin được làm rõ là dữ liệu đã được xử lý, là tiền đề cho kiến thức và trí tuệ. Cuối cùng, GIS được khẳng định là một hình thức đặc biệt của hệ thống thông tin áp dụng cho dữ liệu địa lý, có vị trí trên Trái Đất.

Theo tài liệu, GIS có khả năng trả lời năm câu hỏi quan trọng, giúp người dùng hiểu và phân tích dữ liệu địa lý một cách toàn diện. Đầu tiên là câu hỏi về vị trí: 'Ở đâu?'. GIS xác định chính xác vị trí của các đối tượng địa lý. Tiếp theo là câu hỏi về điều kiện: 'Như thế nào?', mô tả đặc điểm và thuộc tính của các đối tượng. Thứ ba là xu hướng thay đổi: 'Thay đổi ra sao?', cho phép theo dõi sự phát triển, mở rộng hoặc thu hẹp của đối tượng theo thời gian. Ví dụ, nhiệt độ bề mặt đất tại TP. Hồ Chí Minh từ năm 2013 đến 2017 được phân tích để làm rõ xu hướng. Câu hỏi thứ tư liên quan đến mối quan hệ giữa các đối tượng: 'Liên quan gì?', giúp hiểu sự tương tác và liên kết không gian giữa chúng (ví dụ: sự phân bố nồng độ bụi ở Biên Hòa). Cuối cùng là khả năng mô phỏng: 'Sẽ như thế nào nếu...?', cho phép dự đoán kết quả dựa trên các kịch bản khác nhau, dựa trên các quy luật, công thức, và phương trình toán học.

Một trong những chức năng cốt lõi của GIS là phân tích xu hướng thay đổi của đối tượng. Điều này bao gồm việc nhận diện xu hướng không gian (ví dụ: mở rộng, thu hẹp) và xu hướng thuộc tính (tăng, giảm, lên, xuống...). GIS cũng mạnh mẽ trong việc phân tích mối quan hệ không gian giữa các đối tượng, xác định xem chúng tập trung, phân tán, liên tục, rời rạc, gần hay xa nhau. Việc phân tích này được hỗ trợ bởi khả năng kết hợp dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính, cho phép hiểu rõ hơn về các mối quan hệ phức tạp giữa các yếu tố địa lý. Dữ liệu về 3 phường Bình Tân, An Bình và Long Bình có thể được sử dụng làm minh chứng cho khả năng phân tích quan hệ không gian của GIS.

GIS cho phép người dùng mô phỏng các kịch bản khác nhau dựa trên các quy luật đã được xác định. Khả năng này dựa trên việc sử dụng các công thức và phương trình toán học để dự đoán kết quả của những thay đổi trong môi trường. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc lập kế hoạch và ra quyết định, cho phép người dùng đánh giá tác động của các quyết định trước khi thực hiện. Ví dụ, mô phỏng sự phát triển đô thị, dự báo ô nhiễm không khí, hay phân tích sự thay đổi diện tích cây xanh đều có thể được thực hiện nhờ vào khả năng mô phỏng mạnh mẽ của GIS. Khả năng mô phỏng đa chiều theo không gian và thời gian giúp tối ưu hiệu quả quy hoạch và quản lý.

Văn bản nhấn mạnh vai trò quan trọng của GIS trong quản lý cảnh quan. GIS giúp lưu trữ hồ sơ địa lý một cách hiệu quả hơn so với phương pháp quản lý truyền thống trên giấy tờ. Việc chuyển sang quản lý số liệu nhờ GIS mang lại hiệu quả cao hơn, tiết kiệm chi phí và tăng năng suất công việc. Đặc biệt, GIS hỗ trợ ra quyết định tốt hơn nhờ khả năng phân tích đa chiều theo không gian và thời gian, giúp tối ưu hiệu quả của quy hoạch và quản lý cảnh quan. GIS cũng cải thiện đáng kể khả năng truyền thông, nhờ vào việc sử dụng bản đồ và trực quan hóa dữ liệu, giúp dễ dàng truyền tải thông tin đến cộng đồng, các tổ chức và cá nhân. Tóm lại, GIS đóng vai trò then chốt trong việc hiện đại hóa và nâng cao hiệu quả quản lý cảnh quan.

Văn bản đưa ra một số ví dụ thực tiễn về ứng dụng GIS trong quản lý cảnh quan, tập trung vào các nghiên cứu tại Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh. Một nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám và GIS để lập bản đồ không gian xanh. Một nghiên cứu khác ứng dụng GIS để phân vùng khả năng thích hợp của các loài cây trên cạn. Cuối cùng, một đề tài sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian để phân tích sự thay đổi diện tích cây xanh trong giai đoạn 1997-2018. Những nghiên cứu này minh họa khả năng của GIS trong việc thu thập, phân tích và trực quan hóa dữ liệu về cảnh quan, hỗ trợ việc quản lý và ra quyết định hiệu quả. Các tác giả của các nghiên cứu này bao gồm Phan Ngọc Yến, Trần Thục Nghi Trinh và Đào Thị Bảo Châu.

Văn bản định nghĩa quản lý cảnh quan là việc áp dụng các nguyên tắc quản lý để bảo tồn, bảo vệ, tăng cường và khôi phục cảnh quan, chịu ảnh hưởng bởi các quá trình tự nhiên và hoạt động của con người. GIS được trình bày như một công cụ mạnh mẽ hỗ trợ quá trình này, giúp tự động hóa các nhiệm vụ, cải thiện quy trình làm việc, và tăng cường hiệu quả truyền thông. Việc sử dụng GIS trong quản lý cảnh quan được nhấn mạnh là góp phần vào việc đạt được mục tiêu quản lý đã đề ra một cách hiệu quả hơn. Tóm lại, GIS không chỉ là một công cụ hỗ trợ, mà còn là một yếu tố quan trọng giúp nâng cao hiệu quả và tính bền vững trong quản lý cảnh quan.

Văn bản đề cập đến ứng dụng GIS trong quản lý môi trường thông qua ví dụ cụ thể: dự báo tổng hợp tác động môi trường do ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Minh Đức - Bến Rừng, Thủy Nguyên, Hải Phòng. Đây là một minh chứng cho khả năng của GIS trong việc phân tích dữ liệu môi trường, mô phỏng các kịch bản ô nhiễm và hỗ trợ đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả. Việc sử dụng GIS trong lĩnh vực này cho phép đánh giá toàn diện tác động môi trường, từ đó hỗ trợ các quyết định về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Link đến nghiên cứu này trên ResearchGate cũng được cung cấp.

Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng khác của GIS là quản lý tài nguyên thiên nhiên, cụ thể là trong việc bảo tồn đa dạng sinh học. Văn bản dẫn chứng việc sử dụng GIS để phân vùng đa dạng sinh học biển Việt Nam. Điều này cho thấy GIS có khả năng phân tích và lập bản đồ các khu vực có đa dạng sinh học cao, giúp xác định các ưu tiên bảo tồn và quản lý tài nguyên một cách hiệu quả. Việc sử dụng GIS trong lĩnh vực này góp phần vào việc bảo vệ hệ sinh thái biển và các loài sinh vật quý hiếm. Link đến tài liệu về quy hoạch tổng thể bảo tồn đa dạng sinh học biển Việt Nam cũng được cung cấp.

Văn bản khẳng định GIS được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Ngoài các ví dụ cụ thể về quản lý môi trường và tài nguyên thiên nhiên, GIS còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như quản lý đô thị, quy hoạch sử dụng đất đai, giao thông… Khả năng tích hợp nhiều nguồn dữ liệu, phân tích đa chiều và khả năng trực quan hóa dữ liệu của GIS làm cho nó trở thành một công cụ không thể thiếu trong việc hỗ trợ ra quyết định ở nhiều cấp độ. Sự kết hợp GIS, GPS và viễn thám tạo nên công nghệ địa lý, một trong ba công nghệ chủ đạo của thế kỷ XXI, hứa hẹn thay đổi cách con người tương tác và hiểu biết về không gian sống.