Công nghệ không gian địa lý (Geospatial Technology) là phát hiện khoa học quan trọng, đưa khả năng của loài người lên một tầm cao mới. Không giống như dữ liệu không gian thông thường, những cải tiến trong công nghệ không gian địa lý cho phép chúng ta xác định chính xác vị trí của một vật thể hoặc một đối tượng trên Trái Đất.
Công nghệ không gian địa lý được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, từ công nghệ không gian địa lý cho bản đồ như định vị GPS đến cảm biến từ xa có phạm vi rộng bằng vệ tinh quay quanh Trái đất.
Công nghệ không gian địa lý là gì?
Công nghệ không gian địa lý là thuật ngữ chung cho các công cụ tạo ra các tập dữ liệu, như đám mây điểm để lập bản đồ và phân tích trái đất. Các công nghệ này giúp thu thập dữ liệu để hiểu các khu vực địa lý và theo dõi các thay đổi hoặc mô hình trong cảnh quan, thành phố và toàn bộ xã hội.
Để hiểu công nghệ không gian địa lý, chúng ta phải bắt đầu bằng việc hiểu từ “không gian địa lý”. Nói một cách đơn giản, “không gian địa lý” đề cập đến dữ liệu và thông tin cụ thể về vị trí liên quan đến các đặc điểm trên bề mặt trái đất và khu vực địa lý. Một cách đơn giản thì, “không gian địa lý” là bất kỳ điều gì liên quan đến vị trí.
Dữ liệu không gian địa lý là gì?
Dữ liệu không gian địa lý là bất kỳ dữ liệu nào có thành phần địa lý. Dữ liệu có thể mô tả các đặc điểm, đối tượng hoặc thậm chí các sự kiện có vị trí cụ thể. Dữ liệu không gian địa lý sẽ kết hợp thông tin về vị trí và thuộc tính của một đối tượng. Thông tin vị trí có thể động hoặc tĩnh. Các công nghệ không gian địa lý khác nhau sử dụng cảm biến từ xa để thu thập dữ liệu, ví dụ, máy bay không người lái (UAV) thu thập lượng lớn dữ liệu với thông tin nhanh chóng và hiệu quả.
Các loại công nghệ không gian địa lý
Ý tưởng ban đầu của công nghệ không gian địa lý là dùng tọa độ để xác định vị trí của đối tượng, ví dụ như dùng chim bồ câu hoặc khinh khí cầu để quan sát các địa điểm. Khi đó, công nghệ không gian địa lý được dùng chủ yếu là cho mục đích lập bản đồ và dần dần được triển khai mạnh mẽ trong kỷ nguyên vệ tinh và máy tính.
Việc xác định dữ liệu không gian địa lý cho phép giám sát, theo dõi, đo lường, đánh giá, nhận dạng hoặc lập mô hình. Danh sách cơ bản các công nghệ không gian địa lý bao gồm cảm biến từ xa (RS), GPS và GIS.
Cảm biến từ xa
Các loại cảm biến từ xa khác nhau như công nghệ không gian địa lý cho phép chúng ta nghiên cứu các vật thể hoặc bề mặt ở khoảng cách xa bằng cách sử dụng các đặc tính phản xạ của chúng. Thông qua các hệ thống chủ động hoặc thụ động, đo lường và phân tích phản ứng, các chuyên gia có thể đánh giá các đặc tính của mục tiêu và đưa ra các kết luận tương ứng.
Vệ tinh quay quanh hành tinh của chúng ta dựa vào một số phương pháp của công nghệ không gian địa lý để thu thập dữ liệu như sau:
- Xung điện từ (bao gồm các kênh khả kiến, hồng ngoại và vi sóng);
- Hình ảnh diện tích được quay lại hoặc mô phỏng từ các phương tiện có người lái và không có người lái (ví dụ: máy bay và máy bay không người lái);
- Radar và Lidar tính toán khoảng cách bằng tín hiệu vô tuyến hoặc ánh sáng tương ứng.
Các hệ thống tiên tiến có thể nhận biết được các vật thể có kích thước một mét và thậm chí nhỏ hơn.
Hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
GPS (Global Positioning System) là hệ thống định vị toàn cầu, cung cấp thông tin vị trí và thời gian bất kỳ nơi nào trên Trái Đất, bất kể điều kiện thời tiết.
Nguyên lý hoạt động của GPS bao gồm ba phân đoạn chính: phân đoạn không gian, phân đoạn kiểm soát và phân đoạn người dùng.
- Phân đoạn không gian: Hệ thống gồm 24 vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo cách mặt đất khoảng 20,200 km. Các vệ tinh này phát tín hiệu liên tục về vị trí và thời gian hiện tại của chúng.
- Phân đoạn kiểm soát: Bao gồm các trạm mặt đất đặt tại nhiều vị trí trên thế giới. Nhiệm vụ của các trạm này là theo dõi, kiểm soát và điều chỉnh quỹ đạo của các vệ tinh để đảm bảo chúng hoạt động đúng như dự kiến.
- Phân đoạn người dùng: Bao gồm tất cả các thiết bị nhận tín hiệu GPS như điện thoại thông minh, thiết bị định vị, và các hệ thống dẫn đường trên ô tô. Các thiết bị này nhận tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh để tính toán vị trí hiện tại của chúng.
Công nghệ GPS đã xuất hiện tại Việt Nam từ những năm 1990 và nhanh chóng chứng tỏ tiềm năng to lớn của mình trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong ngành trắc địa. GPS đã trở thành một công cụ không thể thiếu, giúp thiết lập các lưới tọa độ từ liên lục địa, lưới tọa độ quốc gia đến việc đo vẽ chi tiết bản đồ.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Hệ thống thông tin địa lý GIS, một loại công nghệ không gian địa lý, kết hợp dữ liệu không gian và phi không gian, dữ liệu viễn thám, điểm dữ liệu GPS để xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh duy nhất. Nó cho phép người dùng thu thập, nhóm và phân tích thông tin cần thiết trên nhiều lớp, bao gồm độ cao, loài thực vật, sức khỏe rừng, đường sá, khối nước, động vật, v.v.
Ví dụ: GIS có thể được sử dụng để giải quyết câu hỏi dựa trên vị trí như “Cái gì nằm ở đây” hoặc Tìm các đối tượng địa lý cụ thể ở đâu? Người dùng GIS có thể lấy giá trị từ bản đồ, chẳng hạn như diện tích đất rừng trên bản đồ là bao nhiêu.
Hệ thống thông tin địa lý GIS thực hiện những chức năng cơ bản sau
- Thu thập dữ liệu: Hệ thống có thể thu thập dữ liệu từ rất nhiều nguồn, như là bản đồ giấy, ảnh chụp, biểu đồ, bản đồ số hay các dạng dữ liệu khác….
- Lưu trữ: Dữ liệu hệ thống thu thập được lưu dưới dạng mô hình Vector hoặc dạng mô hình Raster
- Truy vấn: Người sử dụng có thể truy vấn các thông tin đồ hoạ hiển thị trên bản đồ
- Phân tích: Người dùng xác định được những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi nhờ vào các nguồn dữ liệu. Đây chính là chức năng hỗ trợ việc đưa ra các kế hoạch cũng như các định hướng trong việc sử dụng tài nguyên của người sử dụng. Hiển thị: Hệ thống có chức năng hiển thị các dạng bản đồ, biểu đồ khác nhau.
- Xuất dữ liệu: Hệ thống phải hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ ra các định dạng như: giấy in, Web, ảnh, file…
Tại sao công nghệ không gian địa lý lại quan trọng?
Sự đổi mới này giúp tìm ra câu trả lời cho nhiều câu hỏi phát sinh trong nhiều ngành và lĩnh vực. Ngày nay, tầm quan trọng của công nghệ không gian địa lý đã vượt xa nhu cầu về bản đồ hoặc quân sự.
Công nghệ không gian địa lý cho phép theo dõi đối tượng và chuyển đối tượng đó đến một vị trí cụ thể. Tính năng này được ứng dụng trong các nhiệm vụ khoa học hoặc phi khoa học, chính phủ và phi chính phủ, quân sự và dân sự.
Công nghệ không gian địa lý đóng vai tròn quan trọng trong cả những nhiệm vụ chiến lược và nhỏ như theo dõi tàu ngầm nguyên tử hoặc chia sẻ vị trí của một người với bạn bè.
Ứng dụng của công nghệ không gian địa lý
Phạm vi sử dụng dữ liệu địa không gian rất rộng: nó bao gồm mọi lĩnh vực hoặc ngành công nghiệp mà vị trí địa lý có ý nghĩa, bao gồm địa lý, sinh thái, du lịch, khoa học biển, nông nghiệp, lâm nghiệp, tiếp thị và quảng cáo, lực lượng quân sự, hải quân, máy bay, thực thi pháp luật, hậu cần và vận tải, thiên văn học, nhân khẩu học, chăm sóc sức khỏe, khí tượng nông nghiệp và nhiều lĩnh vực khác.
Sau đây là một số ví dụ điển hình về ứng dụng của công nghệ không gian địa lý
- Logistic: Theo dõi và đảm bảo chất lượng của hàng hóa
- Vận tải: Xác định vị trí và thời gian đến, lập tuyến đường và điều hướng.
- Khí tượng học: Tham chiếu dự báo thời tiết đến các vùng lãnh thổ cụ thể.
- Lâm nghiệp: Phát hiện cháy rừng và nạn phá rừng & ngăn ngừa cháy rừng trên diện rộng.
- Nông nghiệp: Đánh giá tình trạng thảm thực vật trên một địa hình đã chọn.
- Chăm sóc sức khỏe: Theo dõi các khu vực bùng phát dịch bệnh.
- Sinh thái học: Theo dõi quần thể loài ở một số khu vực nhất định, ngăn ngừa và giải quyết thảm họa.
- Tiếp thị và quảng cáo: Nhắm mục tiêu quảng cáo đến các khu vực có liên quan.
- Bất động sản: Hình dung và phân tích các đối tượng bất động sản từ xa.
- Bảo hiểm: Quản lý rủi ro trong các khu vực được hỏi (ví dụ: thông qua phân tích dữ liệu tham chiếu địa lý lịch sử).
Lợi ích của công nghệ không gian địa lý
Công nghệ không gian địa lý được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Nếu không có công nghệ này, phần lớn kiến thức về thế giới sẽ không được khám phá và sẽ khó hơn nhiều để thu thập dữ liệu về hành tinh đang thay đổi của chúng ta. Sau đây là những lợi ích chính của công nghệ không gian địa lý:
- Công nghệ không gian địa lý được sử dụng ở nhiều quy mô khác nhau, từ tìm bạn bè trên iPhone đến theo dõi quân sự và thu thập dữ liệu.
- Công nghệ này cho phép chúng ta tìm hiểu những điều bí ẩn nhất trên Trái đất.
- Dữ liệu có thể chi tiết hơn nhiều so với khi thông tin được thu thập ở mặt đất với công nghệ tối thiểu.
- Với dữ liệu địa không gian trong tay, mọi loại kế hoạch, chuẩn bị và dự đoán đều có thể diễn ra.
- Công nghệ địa không gian có thể được sử dụng trong mọi lĩnh vực, cho nhiều mục đích khác nhau và nếu không có chúng, thế giới của chúng ta sẽ không còn như vậy nữa.
Tương lai của công nghệ không gian địa lý
Mặc dù hiện nay công nghệ không gian địa lý được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống, nhưng triển vọng mà công nghệ này mang đến cho nhân loại thậm chí còn hứa hẹn hơn. Công nghệ này hỗ trợ đưa ra quyết định có trọng số và cho phép phân tích chính xác hơn. Ứng dụng của công nghệ không gian địa lý truyền cảm hứng cho nhiều ứng dụng hơn trong tương lai. Lý do khiến chúng trở nên phổ biến là độ chính xác của dữ liệu, và hiệu quả công việc.
Các công nghệ không gian địa lý nâng cao hiệu suất của trí tuệ nhân tạo và máy móc thông minh trong nhiều lĩnh vực và đặc biệt là nông nghiệp. Thiết bị điều khiển từ xa hoàn thành nhiều nhiệm vụ thông qua GPS và bảng điều khiển kỹ thuật số. Robot và máy móc thông minh trong các lĩnh vực này dường như không còn là tương lai nữa và không phải là giới hạn.
Các giải pháp mở rộng và ứng dụng mới được kỳ vọng trong an ninh sinh học, giáo dục, xây dựng, kỹ thuật, sinh thái, nguồn cung cấp thực phẩm, nông nghiệp chính xác, thị trường tài chính, thống kê, giao thông vận tải, v.v.
Về cơ bản, dữ liệu không gian địa lý nâng cao hiệu suất trong từng lĩnh vực, phác thảo các nhu cầu hoặc vấn đề cụ thể ở các khu vực được chọn. Ví dụ, trong lĩnh vực nông nghiệp có thể tiết kiệm chi phí và công sức bằng cách chỉ xử lý các điểm quan trọng với tọa độ chính xác trên bản đồ thực địa và đồng thời xem được bức tranh toàn cảnh về đất nông nghiệp.
Công nghệ không gian địa lý – Những điểm chính
Công nghệ không gian địa lý đã phát triển qua nhiều năm, bắt đầu từ bản đồ đất sét phác thảo, đến bản đồ giấy, đến sự bùng nổ công nghệ như hiện nay.
Ví dụ về công nghệ không gian địa lý bao gồm, Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Hệ thống định vị địa lý (GPS).
Công nghệ không gian địa lý có thể được sử dụng cho tất cả các loại hoạt động, chẳng hạn như sử dụng cho mục đích quân sự, sử dụng cho môi trường và trong cuộc sống hàng ngày.
Tương lai của công nghệ không gian địa lý có thể tiến xa hơn nữa ngoài tính tự chủ hiện tại khi AI phổ biến hơn.
Nguồn tham khảo: https://eos.com/blog/geospatial-technology/
