Phân tích không gian là một lĩnh vực khoa học sử dụng những công cụ GIS, viễn thám và thống kê nhằm hỗ trợ quá trình ra quyết định một cách sáng suốt và hiệu quả. Đó là một công nghệ có kết hợp phần cứng, phần mềm và nhiều loại dữ liệu gắn với các vị trí không gian cụ thể trên bề mặt trái đất. Phần cứng thường bao gồm máy tính, thiết bị vệ tinh, máy bay không người lái và máythu GPS. Có nhiều phần mềm chuyên dụng dành cho phân tích không gian, trong đó một số phần mềm rất phổ cập như ArcGIS, Mapinfor, ERDAS, ENVI v.v.đã đạt tiêu chuẩn ngành. 

 Phân tích không gian được ứng dụng rộng rãi trong ngành nông nghiệp. Sức mạnh thực sự của phân tích không gian nằm ở khả năng tổng hợp nhiều lớp dữ liệu về các yếu tố chi phối quá trình sản xuất để tìm ra các quy luật hoặc giải pháp cho các đơn vị địa lý khác nhau. Ví dụ đơn giản của ứng dụng phân tích không gian là thành lập bản đồ rủi ro ngập lụt cho các vùng sản xuất. Nhiều nhóm tác giả của khoa Môi trường (Học viện Nông nghiệp Việt Nam) đã sử dữ liệu địa hình, khả năng tiêu thoát nước, lượng mưa và lưu lượng nước từ thượng nguồn để phân tích rủi ro ngập lụt của các vùng sản xuất nông nghiệp trọng điểm trên toàn quốc.

 

Hình 1.(A) Bản đồ rủi ro ngập lụt huyện Giao Thủy, Nam Định; (B) Bản đồ ngập lụt huyện Lộc Hạ, Hà Tĩnh

(Nguồn: Ngô Thế Ân và Trần Nguyên Bằng, 2014; Đoàn Thị Tố Uyên, Ngô Thế Ân, 2017)

 Ví dụ phân tích không gian phức tạp hơn cho nông nghiệp là sự kết hợp của các yếu tố địa hình, thổ nhưỡng, khí hậu để đưa ra phương án quy hoạch quản lý vùng sản xuất nông nghiệp phù hợp với các điều kiện tự nhiên, phòng ngừa rủi ro thiên tai, bệnh dịch. Đề tài về chủ đề này đã được Học viện Nông nghiệp Việt Nam triển khai từ nhiều thập kỷ nay trên hầu hết các tỉnh thành.

Hiện nay có rất nhiều nguồn dữ liệu phục vụ phân tích không gian (miễn phí và có tính phí) do các cơ quan nhà nước, trường đại học, viện nghiên cứu cung cấp. Sử dụng những nguồn số liệu này có thể đưa ra nhiều thông tin phục vụ quản lý an ninh lương thực trên toàn cầu. Vì vậy, tổ chức FAO đã từng nhận xét phân tích không gian (và GIS) là một công cụ hiệu quả, hỗ trợ chấm dứt nạn đói trên toàn cầu.

Bên cạnh GIS thì Viễn thám cũng là một công cụ cơ bản trong lĩnh vực phân tích không gian. Ngày nay có rất nhiều nguồn ảnh chụp từ các hệ thống vệ tinh, máy bay (có người lái và không người lái). Ảnh vệ tinh có thể được sử dụng để quan trắc bề mặt trái đất, bao gồm các khu vực sản suất nông nghiệp. Nhiều ứng dụng từ ảnh vệ tinh để chẩn đoán sâu bệnh và tình trạng dinh dưỡng cây trồng đã được triển khai ở nhiều nơi trên thế giới. Một trong những lợi ích lớn nhất của viễn thám là nó không cần tác động và gây ảnh hưởng đến những khu vực cần giám sát.

Việc xác định và lập bản đồ các cây trồng khác nhau theo vụ mùa bằng công nghệ viễn thám cung cấp thông tin quan trọng cho công tác giám sát sự phát triển và dự báo năng suất cây trồng. Kết quả dự báo giúp ích trực tiếp cho công tác lập kết hoạch quản lý thị trường, ổn định giá cả cho những vùng sản xuất rộng lớn.

Hình 2. Bản đồ các vùng thâm canh lúa gạo tại ĐBSCL (Nguồn: Nguyễn Thị Thu Hà, 2010)

Nông nghiệp chính xác là một trong những thuật ngữ liên quan trực tiếp tới ứng dụng phân tích không gian. Với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống định vị toàn cầu (GPS), thiết bị bay không người lái (UAV), và công nghệ robot, công tác quản lý nông nghiệp đã được kiểm soát tự động trên máy tính. Sử dụng dữ liệu thu thập được qua bộ cảm biến từ xa, cũng như từ các cảm biến gắn trực tiếp trên máy móc nông nghiệp, nông dân có thể để hệ thống máy tính giúp mình điều khiển các hoạt động canh tác của mình một cách chính xác theo các vị trí cụ thể trên đồng ruộng. Căn cứ vào dữ liệu địa hình, nông hóa, sinh lý cây trồng v.v., nông nghiệp chính xác có thể giúp tự động hóa các quy trình bón phân và tưới nước tại các vị trí cần thiết và vào các thời điểm thích hợp nhất. Vì vậy, ứng dụng này có lợi cả về kinh tế và môi trường do tiện kiệm được vật tư đầu vào (phân bón, chất dinh dưỡng, thuốc trừ sâu v.v.) và giảm tác động tiêu cực đến môi trường.

 Phân tích không gian có hàng ngàn ứng dụng khách nhau. Lĩnh vực khoa học này ngày càng phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong xã hội, tiếp tục tạo ra những thay đổi cho cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Khoa Môi trường, Học viện nông nghiệp Việt Nam là đơn vị đào tạo chuyên sâu về lĩnh vực phân tích không gian trong nông nghiệp. Chúng tôi cũng liên tục phát triển nghiên cứu ứng dụng phân tích không gian để giải quyết những vấn đề gặp phải trong quá trình phát triển kinh tế xã hội.

                                                                                                                                                                        Khoa Môi trường